雷帕霉素调节诱导多能干细胞的自噬和细胞粘附( Rapamycin regulates autophagy and cell adhesion in induced pluripotent stem cells )

A Sotthibundhu K Mcdonagh A Von Kriegsheim A Garcia-Munoz A Klawiter K Thompson KD Chauhan J Krawczyk V Mcinerney P Dockery Actin cytoskeleton Adherens junctions Autophagy Differentiation Embryoid body Induced pluripotent stem cells Rapamycin

细胞重编程是一个充满压力的过程，它要求细胞吞没躯体特征，并产生和维持茎秆机制。自噬是一个降解不需要的蛋白质的过程，是诱导多能干细胞（iPSCs）衍生所必需的。然而，自噬在iPSC维持过程中的作用仍未明确。用显微镜、免疫荧光和免疫印迹法检测人iPSCs的自噬机制。在iPSC维持期间，用雷帕霉素激活细胞自噬，用巴菲霉素阻断细胞自噬。高浓度雷帕霉素处理意外地导致自发形成大小均匀的圆形漂浮球，并分析其分化为三个胚层。质谱分析用于揭示雷帕霉素治疗相关蛋白表达和途径的改变。我们证明人iPSCs表达高水平的自噬，包括APMKα、ULK1/2、BECLIN-1、ATG13、ATG101、ATG12、ATG3、ATG5和LC3B的关键成分。巴菲霉素阻断自噬导致iPSC死亡，雷帕霉素减弱巴菲霉素的作用。雷帕霉素治疗以剂量/时间依赖的方式上调iPSCs的自噬。高浓度雷帕霉素降低NANOG的表达，诱导胚状体自发形成圆形、大小均匀的胚状体，并加速分化为3个胚层。质谱分析确定肌动蛋白、细胞骨架和粘附连接是雷帕霉素介导iPSC脱离和分化的主要靶点。高水平的基础自噬活性存在于iPSC的衍生和维持过程中。雷帕霉素改变肌动蛋白细胞骨架的表达和粘附连接，诱导均匀的EB形成，加速分化。IPSCs对酶解敏感，需要较长的分化时间。EBs的形状和大小也对终细胞产物的异质性起作用。因此，这项研究强调了雷帕霉素在产生均匀EBs和缩短iPSC分化持续时间方面的潜力。本文的在线版本(DOI:10.1186/s13287-016-0425-x)包含补充材料，授权用户可以使用。

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