E3泛素连接酶UBR5调控BMP信号通路及其在造血干细胞(HSCs)发生中的功能与机制研究

Studies of the development of hematopoietic stem cells (HSCs) are significant for clinical and fundamental research. Recent studies in zebrafish convincingly demonstrate that HSCs are derived from the ventral wall of the dorsal aorta via an endothelial-hematopoietic transition (EHT) in the AGM region inside the embryo. However, the molecular mechanism of the formation of HSCs in the AGM region during embryonic development remains largely unknown. UBR5 is a ubiquitin ligase enzyme and possesses many cellular functions. Our preliminary studies showed that knockdown of UBR5 in zebrafish embryos repressed the emergence of HSCs, and that UBR5 upregulated the activity of BMP pathway in HaCat cells. Since the BMP pathway directly regulates the transcription of Runx1 and is required for HSCs emergence, we suppose that UBR5 is involved in the controlling the formation of HSCs through BMP patyway. In this study, we will further explore the novel role of UBR5 on the formation of HSCs, and reveal molecular mechanisms in the control of BMP pathway by UBR5. These results will provide new insights into the regulation of HSCs formation during development.

造血干细胞（HSCs）的发育生物学研究具有重要的基础和临床意义。HSCs的细胞学起源已经有了定论，但它的分子调控机制还需要进一步研究。UBR5是一个具有多种细胞学功能的泛素连接酶。我们的前期研究显示，UBR5能够调控斑马鱼胚胎主动脉-性腺-中肾(AGM)区Runx1标记的HSCs的发生，在体外则能够上调BMP/Smad信号通路的活性。由于BMP信号通路直接调控Runx1的转录，在HSCs发生过程中必不可少，因此我们推测UBR5可能通过BMP信号通路调控AGM区HSCs的生成。本项目拟深入研究UBR5在斑马鱼HSCs发生中的生理功能，阐明UBR5调节BMP信号通路的分子机制，并探讨UBR5通过BMP通路调控HSCs 发生的机理。预期将鉴定和阐明调节BMP信号、通过翻译后调节方式调控HSCs发生的新分子和新机制，为HSCs发生发育的分子调控网络带来新的认识和研究思路。

造血干细胞（hematopoietic stem cells, HSCs）的发育生物学研究具有重要的基础和临床意义，尽管已经发现了一些参与调节HSCs发生的信号分子、细胞因子以及转录因子，人们对于HSCs发生的分子调控机制仍然不够清楚。UBR5 (ubiquitin protein ligase E3 component n-recognin 5)是一个具有多种结构域和细胞学功能的E3泛素连接酶，对于小鼠的胚外组织发育非常重要。在本基金支持下我们在斑马鱼胚胎中检测了UBR5的发育学功能。我们的研究显示敲低ubr5的表达能够阻碍背动脉的特化从而抑制斑马鱼胚胎中HSCs在在主动脉-性腺-中肾区(aorta-gonad-mesonephros, AGM)的发生，而且TALEN技术敲除ubr5的胚胎同样具有HSCs发育缺陷。体外和体内实验均说明UBR5能够调控BMP信号通路。遗传互作实验提示UBR5可以部分通过BMP信号通路调控斑马鱼胚胎造血干细胞的发生。本研究鉴定了一个新的参与调控造血干细胞发生的蛋白分子。