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【6h】

Drp1和Parkin在干细胞多能性维持和重编程过程中的作用

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摘要

第一章 前言

1.1 ES细胞研究概况

1.2 iPS细胞研究概况

1.2.1 iPS细胞系的建立

1.2.2 iPS细胞诱导体系的优化

1.3 线粒体

1.3.1 线粒体概述

1.3.2 线粒体和多能性之间的关系

1.3.3 线粒体分裂蛋白Drp1

1.3.4 Parkin与帕金森氏病

1.4 研究的目的和意义

第二章 Drp1与ES细胞多能性维持以及分化之间的关系

第一节 导言

第二节 材料和方法

2.2.1 细胞来源和品系

2.2.2 主要仪器耗材和设备

2.2.3 细胞分离与培养

2.2.4 ES细胞多能性检测

2.2.5 细胞增殖时间检测

2.2.6 Drp1 knockdown by shRNA in ES

2.2.7 蛋白质印迹检测

2.2.8 线粒体形态检测

2.2.9 免疫荧光共定位检测

2.2.10 线粒体膜电位检测

2.2.11 线粒体的电镜样品制备

2.2.12 统计学分析

第三节 实验结果

2.3.1 线粒体在ES和MEF细胞中存在明显差异

2.3.2 Drp1在ES和MEF细胞中表达形式的差异

2.3.3 Drp1修饰方式的初步检测

2.3.4 ES中Drp1 kd稳定细胞系的建立

2.3.5 Drp1 knockdown与ES细胞多能性的关系

2.3.6 Drp1 knockdown对ES细胞体外分化的影响

2.3.7 Drp1 knockdown对ES细胞体内分化的影响

2.3.8 Drp1 knockdown对ES细胞线粒体的影响及机制探讨

第四节 讨论

第三章 Drp1与iPS诱导之间的关系

第一节 导言

第二节 实验材料和方法

3.2.1 细胞来源和品系

3.2.2 主要仪器耗材和设备

3.2.3 iPS诱导

3.2.4 iPS细胞多能性鉴定

3.2.5 Drp1 knockdown by shRNA in MEF

3.2.6 统计学分析

第三节 实验结果

3.3.1 线粒体形态和Drp1表达形式在iPS细胞中存在差异

3.3.2 Drp1 knockdown稳定细胞系的建立

3.3.3 Drp1 knockdown的MEF细胞可成功被诱导为iPS细胞

3.3.4 Drp1 knockdown对iPS多能性的影响

3.3.5 Drp1 knockdown对iPS线粒体的影响

第四节 讨论

第四章 Park in K0细胞iPS的建立与分析

第一节 导言

第二节 材料和方法

4.2.1 细胞来源和动物品系

4.2.2 主要仪器耗材和设备

4.2.3 Parkin-K0 TTF细胞的分离和培养

4.2.4 Parkin-K0 TTF细胞的鉴定

4.2.5 线粒体DNA拷贝数检测

4.2.6 iPS诱导

4.2.7 iPS细胞多能性检测

4.2.8 iPS细胞体外拟胚体(EB)分化能力检测

4.2.9 统计学分析

第三节 实验结果

4.3.1 Parkin-K0细胞系的鉴定

4.3.2 Parkin-K0不影响细胞的增殖

4.3.3 Parkin-K0不影响细胞内线粒体的拷贝数

4.3.4 Parkin-K0来源iPS的获得以及iPS的诱导效率

4.3.5 Parkin-K0细胞来源的iPS具有多能性因子的表达

4.3.6 Parkin-K0细胞来源的iPS自发分化能力

4.3.7 Parkin-K0细胞来源的iPS细胞RA诱导下分化能力

第四节 讨论

第五章 结论

附录

参考文献

致谢

个人简历 在学期间参与发表的学术论文

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摘要

线粒体是细胞内一个重要的细胞器,能为细胞提供能量,还参与细胞的衰老、凋亡以及细胞生长分化的调控,研究发现线粒体的形态和代谢过程在分化的细胞和多能性干细胞中有明显不同。Drp1是体细胞线粒体分裂过程中的一个关键蛋白,胞质中的Drp1会定位在线粒体外膜上参与线粒体的分裂,对线粒体的动态平衡具有重要的作用;Drp1敲除会影响小鼠的神经发育,所产生的后代有发育缺陷而且在胚胎发育的d11.5-12.5会导致胚胎致死,Drp1的定位异常还可以促进生物体内神经退行性病变。Parkin是由PARK2基因所编码的具有E3泛素-蛋白连接酶活性的蛋白,能促进一些特定蛋白底物的泛素化和降解包括Drp1;Parkin对于维持线粒体的形态和功能也有重要的作用,其突变和帕金森氏病有着密切的关系,但是在该疾病中Parkin的致病机制目前研究的还不是太清楚。iPS细胞是由已分化的细胞诱导而来的具有多能性的细胞,具有自我更新的能力并且可以分化形成多个胚层,研究发现iPS细胞中的线粒体形态与干细胞相同,诱导过程使线粒体形态发生变化,回到干细胞中的“未成熟,,状态。对诱导过程中线粒体状态及调节机制进行研究将有助于我们对干细胞多能性维持以及细胞重编程过程的了解。我们对线粒体相关蛋白Drp1和Parkin在多能性的维持及重编程过程中的作用分别进行了探讨,实验证明在多能性细胞和分化细胞中Drp1的蛋白表达形式有差异,但是Drp1的RNAi实验发现Drp1 knockdown对iPS诱导过程并没有影响,而且Drp1 knockdown也不影响ES细胞内线粒体的形态和功能以及干细胞的增殖和多能性维持。分化实验显示Drp1 knockdown可以一定程度上维持多能性因子Nanog和Oct4在分化过程中的表达,同时对ES细胞的分化具有一定的抑制作用,特别是往神经方向的分化。因此,Drp1对于干细胞的自我更新和干细胞内线粒体的形态发生并不是必需的,但是该蛋白可能通过调节多能性因子Nanog和Oct4的表达来影响干细胞的神经分化过程。我们还成功建立了来源于Parkin knockout小鼠模型体细胞的iPS细胞系,并且检测了其分化能力,对于了解帕金森病发病的分子和细胞学机理、搞清帕金森病的发病机制以及开发相应的治疗药物具有一定的意义。

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