胚胎干细胞(ESCs)自我更新和分化命运的决定受胞内外信号分子的精细调控。钙信号在细胞的多种生理活动中发挥重要作用,包括细胞的增殖、凋亡和分化。内质网三磷酸肌醇受体(IP3R)是胞内重要的钙离子释放受体,ESCs中存在三种IP3R亚型,但它们在胚胎干细胞中的具体作用尚不明确。
2023年1月15日,《Cell Death and Differentiation》杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院与上海交通大学医学院健康科学研究所杨黄恬研究组的最新研究成果,题为“Type 3 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor negatively regulates apoptosis during mouse embryonic stem cell differentiation”。以往研究认为IP3R3介导的钙信号是一种促凋亡因子,但该研究表明,在胚胎干细胞早期分化过程中,IP3R3介导的钙信号实际上发挥着抗凋亡作用。
研究团队在杨黄恬研究员的指导下,通过实验发现,IP3R3通过调控早期胚层细胞的凋亡,影响胚胎干细胞向中胚层和部分内胚层的分化命运。这一发现丰富了我们对IP3R调控的钙信号在胚胎干细胞分化中的作用的理解,揭示了凋亡活动与胚层分化命运决定之间的关联及其调控机制。
该研究得到了国家自然科学基金委和科技部的资助。杨黄恬研究员的研究方向包括利用基因突变结合药理学研究策略,探讨胚胎干细胞向心肌细胞和神经细胞分化的调控因素,以及胚胎干细胞移植对心肌梗塞的治疗作用及其机制。
此外,杨黄恬研究组在干细胞关键细胞因子的研究方面取得了多项成果,曾证明了α1肾上腺素受体激动剂phenylephrine可通过兴奋α1B-AR引起蛋白激酶C(PKC)e转位和线粒体ATP敏感钾通道开放,从而抑制缺血再灌引起的线粒体钙超载,减轻胞浆钙超载及线粒体细胞色素C的释放和ATP含量的降低,改善细胞钙瞬变和细胞收缩。
这一研究表明,线粒体钙超载在缺血再灌注引起的心功能损伤中可能起着重要作用,维持线粒体功能及其结构的完整性在缺血后心功能恢复中起着决定性作用,提示保护线粒体及抗线粒体钙超载的靶点在开发有效对抗心肌损伤药物中的重要价值。