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体积 2020年 |文章的ID 9369268 | 12 页面 | https://doi.org/10.1155/2020/9369268

线粒体Morphology-Related的表达变化的基因在小鼠胚胎干细胞的分化

学术编辑器:海因里希·萨奥尔
收到了 2019年8月22日
修改后的 2019年12月17日
接受 2020年1月07
发表 2020年1月28日

文摘

在胚胎发育过程中,细胞进行基因表达的变化、信号通路的激活/失活,新陈代谢,和胞内细胞器结构,由线粒体。线粒体之间不断切换形态细长的管状通过线粒体融合与分裂和支离破碎的球状。线粒体融合是由蛋白质编码Mfn1,进行Mfn2,Opa1,而线粒体分裂是由蛋白质编码Fis1Dnm1L。在这里,我们调查mitochondria-related基因的表达模式在小鼠胚胎干细胞的分化(ESCs)。多能的ESCs具备干细胞维持在白血病抑制因子(生活)通过JAK-STAT3途径但是失去多能性和区分的撤军生活。我们分析了线粒体融合- - - fission-related基因的表达水平在的ESCs的分化。我们假设线粒体融合基因是基因过表达而裂变是在ESCs的分化表达下调。尽管ESCs的线粒体表现出的细长的形态区分在撤退时,应对生活的表达进行Mfn2增加的吗Dnm1L正如所料,减少其他例外Mfn1,Opa1,Fis1。接下来,通过比较基因表达和线粒体的形态,我们提出一个索引,可以精确地代表线粒体变化在多能干细胞的分化表达比率的分析三个融合——和两个fission-related基因。令人惊讶的是,增加进行Mfn2/Dnm1L比与伸长过程中线粒体的ESCs的分化。此外,应用指数和其他专门的细胞类型显示,神经干细胞(nsc)和小鼠胚胎成纤维细胞(mef)增加进行Mfn2/Dnm1LESCs比率相比。因此,我们建议进行Mfn2/Dnm1L比率可以反映线粒体形态的变化根据分化的程度。

1。介绍

在胚胎发育过程中,细胞进行各种基因表达的变化(1,2和信号通路3]。代谢和细胞内细胞器结构发展和分化过程中也改变了(4- - - - - -6]。具体来说,organellar变化观察到多能性的恢复期间(也称为重组)7]。例如,Folmes等人表明,线粒体的球状形状逐渐改变在胚胎发育从受精卵到细长的体节胚胎。因此,代谢丙酮酸氧化等特性,葡萄糖氧化、糖酵解、磷酸戊糖途径(PPP)也改变了动态(6]。这些特性回归在重组过程中发育早期状态(8]。一些最戏剧性的变化在细胞发育和分化发生在线粒体,细胞过程中发挥重要作用,包括能量代谢(9,细胞凋亡10),老化(11)、活性氧生产、钙稳态和分化(12]。

线粒体不断改变自己的形态通过聚变和裂变反应细胞的需求,这是线粒体质量控制的关键。此外,线粒体增加人口通过从现有的线粒体也有自我分裂;这被称为线粒体生物起源(13- - - - - -16]。线粒体动力学和生物起源不同的细胞类型和细胞环境。此外,线粒体的数量和质量会影响细胞行为和在细胞代谢中发挥关键的作用[17]。

在胚胎植入前的胚胎多能干细胞,不成熟的线粒体表现为一个小和不发达的球形嵴观察(14,18,19]。与不成熟的细胞线粒体显示低氧消耗和高水平的糖酵解酶(20.]。因此,未分化的胚胎干细胞(ESCs)也表现出低水平的ATP生产、适度水平的抗氧化酶,穷人和氧化剂能力(14,19,20.]。ESCs分化后,这些细胞中线粒体变得细长,显示发达嵴和密度矩阵(21];这导致高耗氧量和ATP生产更高效的细胞活动(14,18,19]。

在哺乳动物中,线粒体形态开关之间的细长的管状和支离破碎的球状聚变和裂变,分别为(22,23]。线粒体融合是由dynamin家庭gtpase如mitofusin (MFN) 1,进行MFN2,视神经萎缩1 (OPA1) [24- - - - - -26]。虽然确切的融合机制尚未被定义,MFN1进行MFN2形成二聚体,将自己插入到线粒体外膜,而OPA1位于线粒体内膜(27,28]。进行MFN2 MFN1, OPA1包含GTPase域,疏水七个重复(人力资源)域和跨膜域(24,29日]。进行MFN2 MFN1和线粒体融合中扮演类似的角色功能,因此可以相互替换,形式同型的或异形的二聚体(25,30.]。

相反,主要的蛋白质与线粒体分裂FIS1 (31日- - - - - -33)和dynamin-related蛋白1 (DNM1L,也称为DRP1) (34- - - - - -36]。DNM1L主要位于胞质和招募了线粒体的外膜,它诱发裂变30.]。FIS1位于线粒体外膜和DNM1L密切相关32,33]。DNM1L可以与其他线粒体分裂的蛋白质,包括线粒体(MFF)和FIS1裂变因素。有趣的是,最近的一项研究表明,DNM1L可以与融合蛋白交互最惠国,促进MFN-mediated融合(30.]。尽管许多研究已经评估了聚变和裂变的线粒体,线粒体动力学机制和信号通路决定仍不清楚。激活的哺乳动物雷帕霉素靶(mTOR)通路的撤军制药业诱导小鼠ESC分化等多能性基因的抑制Klf4,Oct4,Nanog(37]。多能干细胞分化时,他们需要更多的能量来满足他们的需求,新获得的功能(6]。

因此,线粒体进行动态重构在分化,因此,线粒体形态和代谢改变。因此,我们推测,线粒体融合- - - fission-related基因的表达可能是改变朝着一个方向在ESCs的自发分化。在这里,我们量化聚变相关基因的表达水平Mfn1,进行Mfn2,Opa1和fission-related基因Fis1Dnm1L在小鼠的ESCs的分化。在这里,我们研究了这些基因以确定他们是否可以作为一个索引的分化程度和线粒体形态的变化。

2。材料和方法

在这项研究中使用的所有方法进行按照动物保健和使用指南,和所有实验协议批准制度建国大学动物保健和使用委员会。

2.1。细胞培养

鼠标的ESCs (E14tg2a)从美国购买类型文化集合(写明ATCC马纳萨斯,弗吉尼亚州,美国)和培养文化菜分层和灭活mef ESC介质,由杜尔贝科修改鹰的介质(DMEM;Gibco)补充15%胎牛血清(的边后卫;HyClone), 1×青霉素、链霉素、谷氨酰胺(P / S / G;Gibco), 0.1毫米不必要的氨基酸(NEAAs;Gibco), 1毫米β巯基乙醇(Gibco)与1000 U /毫升白血病抑制因子(ESGRO Chemicon国际)。MEF猪明胶培养基中培养涂以0.15%(σ,圣路易斯,密苏里州,美国)在MEF介质组成的DMEM (Gibco)补充15%的边后卫(HyClone), 1 x P / S / G (Gibco), 0.1毫米NEAAs (Gibco),和1毫米β巯基乙醇(Gibco)。nsc在培养皿中培养猪明胶(σ)涂上0.15% NS介质组成的DMEM:营养混合物F-12 (Gibco), 0.5毫克/毫升牛血清白蛋白(BSA;σ),1% N2补充(Gibco), 1 x NEAAs (Gibco), 1 x P / S / G (Gibco), 10 ng / mL基本成纤维细胞生长因子(bFGF;研发系统),和10 ng / mL表皮生长因子(EGF);Gibco)。细胞系都在37°C的环境的氛围中5%的股份有限公司2对组织文化和维护菜(康宁,阿姆斯特丹,荷兰)。

2.2。在体外分化

具备干细胞多能ESCs维持生活通过JAK-STAT3通路的存在。然而,当这条抑制反应生活,多能ESCs随机分化为内胚层的,外胚层和中胚层细胞。Cherepkova等人表明生活撤军诱导小鼠ESC分化通过mTOR通路的激活37]。基于差异化协议,我们已经建立了一个ESC分化协议已经定制了我们实验室的条件。ESCs preplating过程中,与馈线细胞培养被trypsin-EDTA分离(0.25%)(Gibco)和转移到0.15% gelatin-coated菜和孵化37°C的氛围中5%的股份有限公司22 h将馈线细胞。因为支线细胞附着在gelatin-coated盘比ESCs更早,文化的上层清液主要包含的ESCs没有馈线细胞的污染。上层清液被转移到另一个gelatin-coated菜和用作分化实验。为在体外分化, ESCs被播种在100 mm细胞培养菜猪涂以0.15%明胶(σ)MEF媒介。媒介是分化的每天刷新15天。刮收集的细胞进行实验分析。

2.3。RNA隔离和存在

总RNA分离使用试剂盒试剂(美国表达载体,卡尔斯巴德,CA)根据制造商的协议。1毫克的互补脱氧核糖核酸是合成总RNA使用上标三世逆转录酶(表达载体)和低聚糖(dT) 20底漆(英杰公司)根据制造商的指示。qPCR进行复制与权力SYBR绿色主人混合(豆类、志贺、日本)和结果分析了罗氏LightCycler 5480(罗氏)。热循环进行了通过45周期10 s在95°C, 10 s 60°C, 20年代在72°C。的引物中存在如表所示1。基因表达水平的规范化Actb


基因 向前 反向

Mfn1 5 - - - - - -CATGGGCATCATGGTTGTTGGG-3 5 - - - - - -TCTCCACTGCTCGGGTGTAG-3
进行Mfn2 5 - - - - - -CAAGTGTCCGCTCCTGAAGG-3 5 - - - - - -GAACCTCCTTGGCAGACACG-3
Opa1 5 - - - - - -CAAGCATTACAGGAAGGTGTCAGAC-3 5 - - - - - -CACTGAGAGTCACCTTCACTGG-3
Fis1 5 - - - - - -CATCGTGCTGCTGGAGAGC-3 5 - - - - - -GCAGAGAGCAGGTGAGGCTG-3
Dnm1L 5 - - - - - -GGAGTTGAAGCAGAAGAATGGGG-3 5 - - - - - -CAGTGACGGCGAGGATAATGG-3
Oct4 5 - - - - - -GATGCTGTGAGCCAAGGCAAG-3 5 - - - - - -GGCTCCTGATCAACAGCATCAC-3
Nanog 5 - - - - - -CTTTCACCTATTAAGGTGCTTGC-3 5 - - - - - -TGGCATCGGTTCATCATGCTAC-3
T 5 - - - - - -CCGGTGCTGAAGGTAAATGT-3 5 - - - - - -CCTCCATTGAGCTTGTTGGT-3
Actb 5 - - - - - -CGCCATGGATGACGATATCG-3 5 - - - - - -CGAAGCCGGCTTTGCACATG-3

2.4。免疫印迹分析

总细胞细胞溶解使用缓冲区里帕(热费希尔)根据制造商的指示。细胞溶解产物(20μg蛋白)分离NuPAGE 4 - 12% Bis-Tris凝胶(表达载体)和转移到聚乙烯二氟化物膜。膜被封锁使用屏蔽解决方案包含5%的脱脂奶粉和0.05%的渐变20磷酸盐(PBS)。本研究中使用的主要抗体如下:anti-OCT4(兔子,1:1000;圣克鲁斯生物技术、圣克鲁斯、钙、美国),anti-Nanog(兔子,1:1000;Abcam,剑桥,英国),anti-MFN2(鼠标,1:1000;Abcam)、anti-DRP1(兔子,1:1000;微孔),anti-MFN1(鼠标,1:1000;Abcam)、anti-FIS1(鼠标,1:500;Abcam)和反β肌动蛋白(鼠标,1:10000;σ)。一夜之间,细胞膜被潜伏在这些抗体在4°C。二次抗体与anti-mouse共轭IgG-peroxidase (1: 10000;σ),抗体IgG-horseradish过氧化物酶(合),和anti-rabbit IgG-HRP (1: 10000;圣克鲁斯生物技术),膜是孵化这些抗体在室温下为90分钟。

抗原被发现使用皮尔斯ECL西方墨点法化学发光底物(热费希尔),根据制造商的指示。屁股被暴露在x射线胶片开发和剥膜的重用。反β肌动蛋白抗体(鼠标,1:10000;σ)是用作控制。微乐队的蛋白质及其加载控件使用ImageJ 1.43 (NIH)执行软件。蛋白表达水平的规范化Actb

2.5。免疫细胞化学

免疫细胞化学,细胞被固定用4%多聚甲醛在室温下20分钟。细胞用PBS洗净,然后用PBS包含3%牛血清白蛋白和0.03% Triton x - 100在室温下30分钟。细胞培养与以下主要抗体:anti-OCT4 (1: 500;圣克鲁斯生物技术)、anti-Nanog (1: 200;Abcam),反βIII-tubulin (TUJ1;1:500;研发)、anti-SMA (1: 200;Abcam), anti-SOX17 (1: 300;研发),anti-TOM20 (1: 200;圣克鲁斯生物技术)。荧光标记(Alexa萤石488或647;Abcam)二级抗体被用于根据制造商的规格。图片anti-TOM20染色得到用共焦显微镜(蔡司)。

2.6。电子显微镜

透射电子显微镜(TEM)实验中,样品固定在4%多聚甲醛(σ)和2.5%戊二醛磷酸(σ)0.1(σ)缓冲24 h。在0.1磷酸盐缓冲剂,洗后样品1 h后缀的1%四氧化锇(σ)准备在同一个缓冲区。样本与分级脱水一系列酒精浓度,嵌入在环氧树脂812,聚合60°C 3天。超薄部分(60 - 70海里)获得使用超微切片机(徕卡Ultracut节点),收集网格(200网),并分析了在TEM (JEM 1010)操作60 kV,由电荷耦合器件相机和图像记录(SC1000;Gatan)。

2.7。线粒体长度分析

电子显微镜的图像进行了分析和测量ImageJ 1.43 (NIH)软件计算最大(Max) /最小/ (Min)比线粒体长度。至少有五十多个线粒体被测量和分析每个样本来获得数据。

2.8。统计分析

所有实验进行了一式三份,和数据了 差异评估使用单向方差分析与图基的诚实的显著差异(HSD)后的费雪的或至少显著不同(LSD)职位的适当为多个比较,和差异 小于0.05的值被认为是重要的。

3所示。结果

3.1。多能性的变化,组织标记在鼠标的ESCs的分化

检查在ESCs的分化的基因表达的变化,我们随机分化鼠标ESCs撤军的生活没有馈线细胞为0,3、6、9、12、15天(图1(一))。ESCs Dome-like殖民地的未分化变得平坦,显示形态学的变化。首先,我们检查的ESCs是否正确区分在体外在分化培养基后15天。免疫细胞化学分析表明,Oct4、Nanog在未分化的ESCs表示,沉默在分化后15天。分化标记,特异性神经元第三类β微管蛋白(Tuj1),平滑肌肌动蛋白(SMA),并为外胚层的SRY-box 17 (Sox17),中胚层,内皮细胞,分别在未分化的ESCs没有检测到第0天却发现分化后15天,表明ESCs失去多能性和分化成不同的细胞类型,包括所有三个胚芽层(图1 (b))。

接下来,我们评估多能性和分化标记的表达水平定量逆转录聚合酶链反应(存在)分析(数据1 (c)1 (d))。多能性标记的表达水平Oct4( , )Nanog( , )逐渐减少的ESCs是分化(图1 (c))。相比之下,早期中胚层标记T(也称为Brachyury)(单向方差分析与图基HSD , )表达增加,直到天6 postdifferentiation然后表达下调之后(图1 (d)),表明早期中胚层细胞分化后出现在6天,然后进一步分化。综上所述,我们的研究结果表明,ESCs分化逐渐失去了多能性超过15天仍退出ESC的媒介。

3.2。线粒体形态的变化在鼠标的ESCs的分化

线粒体形态将改变从分散到细长的形状在ESCs的分化。首先,我们调查了线粒体生物起源的疣状使用抗体针对移位酶外膜20 (TOM20),这是在线粒体外膜的ESCs的分化。在的ESCs,线粒体(绿点在补充图。1均匀地分布在细胞质中。然而,绿点的数量一直在增加自ESCs的分化(补充图。1)。接下来,我们观察到线粒体形态分化中准确地通过电子显微镜分析的ESCs(图2(一个))。未分化的ESCs主要有球状线粒体与不成熟的嵴,这形态保持直到第三天的区别。从6到15天,线粒体逐渐拉长和显示成熟嵴(图2(一个))。我们测量了线粒体的最大和最小轴(单向方差分析与图基HSD马克斯: , ;分钟: , )量化的线粒体(数据长度2 (b)2 (c)(补充图)包括线粒体周边和区域。2 a - b)。线粒体的最大/最小比率(单向方差分析与图基HSD , )分别为1.51,1.66,3.65,3.92,4.30,和6.87天0、3、6、9、12和15(图2 (d))。这些数据清楚地表明,球状,不成熟的线粒体的ESCs变得细长,显示发达成熟的嵴后自发分化。

3.3。线粒体的变化Morphology-Related基因在鼠标的ESCs的分化

因为线粒体是细长的ESCs的分化期间,我们预测,聚变相关基因是调节和fission-related基因是在这分化表达下调。因此,我们研究了线粒体morphology-related基因中存在分析。出乎意料,聚变相关的基因Mfn1(单向方差分析与图基HSD , )是逐步下调,而进行Mfn2(单向方差分析与图基HSD , )Opa1(单向方差分析与图基HSD , )波动在第三天postdifferentiation(图表达模式3(一个))。接下来,我们评估两种fission-related基因的表达,Dnm1LFis1(图3 (b));符合减少线粒体分裂,导致增强线粒体伸长,Dnm1L的表达(单向方差分析与图基HSD , )降低鼠标的ESCs经历了自发分化(图3 (b))。然而,Fis1(单向方差分析与图基HSD , )表达式并没有减少,而是在差别后轻微的增加对这些基因的分化(图的开始3 (b))。这个结果支持先前的调查结果,FIS1不如DNM1L线粒体相关裂变和功能招募DNM1L线粒体(38,39]。总的来说,我们的结果表明,进行Mfn2Dmn1L信使rna表达水平反映线粒体伸长与ESC分化。

进行MFN2因此,我们接下来研究的水平和DNM1L蛋白免疫印迹的ESCs分化细胞(0)和天0、3、6、9、12、15(图3 (d))。作为ESC控制自发分化,多能性标记的表达OCT4逐渐减少在分化和几乎检测不到15天。进行MFN2 ESCs表示在一个较低水平,但显示出显著增加表达在自发分化。此外,蛋白质含量表现出波动中进行MFN2表达式模式在分化,类似于存在数据(数据3(一个)3 (d))。DNM1L ESCs的分化期间蛋白质含量逐渐减少,类似于存在分析(数据的结果3 (b)3 (d))。因此,我们观察到类似的mRNA和蛋白水平的变化这两个目标。

3.4。建立索引代表的分化程度

鉴于许多基因参与线粒体融合与分裂不与线粒体形态,我们下一个试图找到索引代表线粒体形态。基于存在的数据,我们分析了三个融合之间的比率,和两个fission-related基因在ESCs的分化。总共6组合比率三个融合——和两个fission-related基因进行了分析(图3 (c))。其中的一个,进行Mfn2 / Dnm1L比(单向方差分析与图基HSD , ),很有趣,因为它是类似于线粒体长度最大值/最小值比在ESCs的分化(数据吗2 (d)3 (c)在红场)。为进一步评价,我们进行了相关分析进行Mfn2 / Dnm1L比和线粒体长度(补充图。3)。接下来,我们证实了蛋白表达水平进行MFN2 / DNM1L比(单向方差分析与图基HSD , )(图3 (e)补充图。4)。事实上,进行MFN2 / DNM1L比率也类似于mRNA表达和线粒体长度最大值/最小值比率。因此,我们得出结论,ESC自发分化过程中线粒体的变化可以反映在逐步增加进行Mfn2 / Dnm1L比率。

3.5。进行Mfn2 / Dnm1L指数代表线粒体形态分化的程度

调查这个索引是否适用于其他细胞,我们这个比率的ESCs相比,神经干细胞(nsc)和小鼠胚胎成纤维细胞(mef)。我们选择这些细胞类型,因为ESCs是无差别的,nsc不太专业,和mef是有区别的。只有ESCs表达高水平的Oct4与费雪的LSD(单向方差分析, , )Nanog与费雪的LSD(单向方差分析, , )(图4 (b))。虽然线粒体聚变相关基因的信使rna表达水平进行Mfn2与费雪的LSD(单向方差分析, , )略改变在这些细胞中,线粒体fission-related基因的信使rna表达水平Dnm1L与费雪的LSD(单向方差分析, , )在nsc逐渐减少,mef(数据4 (c)4 (d)),符合观察线粒体形态(图的变化4(一))。接下来,我们应用了进行Mfn2 / Dnm1L比(单向方差分析与费舍尔的迷幻药, , )这些细胞类型,调整的ESCs的比率为1.0。有趣的是,调整后的进行Mfn2/Dnm1LESCs比率分别为1.0、2.97和3.86,nsc, mef,分别。接下来,我们还证实进行MFN2 DNM1L蛋白质表达(图4 (f))。正如所料,DNM1L蛋白表达水平下降在nsc mef,相比之下,那些ESCs。有趣的是,蛋白质中进行MFN2表达水平逐渐增加在nsc, mef。的进行MFN2 / DNM1L蛋白表达率(单向方差分析与费舍尔的迷幻药, , )分别为0.16,2.94,4.61的ESCs nsc, mef,分别。因此,我们得出结论进行Mfn2 / Dnm1L比在mRNA和蛋白表达水平与线粒体(数据的长度4 (e)- - - - - -4 (g))。

4所示。讨论

在这项研究中,我们调查了线粒体动力学morphology-related基因,负责线粒体融合与分裂,在鼠标的ESCs的分化。鉴于分化细胞包含ESCs细长的线粒体和线粒体含有球状(9),我们将观察增加线粒体聚变相关基因的表达(Mfn1,进行Mfn2,Opa1)和减少fission-related基因的表达(Fis1Dnm1L)。

这是因为一些报告表明,聚变相关基因的超表达等进行Mfn2 Mfn1 /(25),Opa1(40)诱导线粒体mef伸长。在这种背景下,fission-related基因的超表达等Drp1(41),Fis1(42)诱导线粒体碎片在mef和海拉细胞,分别。然而,只有细微的表达水平的变化Mfn1Opa1在分化和表达的变化Fis1与预期的结果。实际上,FIS1据报道有一个较弱的影响线粒体分裂比DNM1L mef但不是在海拉(39,41,42)可能是由于不同的线粒体形态调控机制在人类和老鼠。先前的研究表明,功能丧失的实验Mfn1进行Mfn2缺乏导致分散线粒体形态和损失进行Mfn2比失去更有戏剧性的效果吗Mfn1(25]。此外,OPA1蛋白酶同功酶和OMA1线粒体融合的处理,可能不会反映线粒体的形态(43]。这是因为各种蛋白质影响的处理OPA1线粒体融合蛋白的功能。

接下来,我们旨在确定一个特殊指数逐渐增加在ESC自发分化。我们发现逐渐增加进行Mfn2/Dnm1L比密切相关的线粒体伸长ESCs的分化后的运行时间。此外,我们进行了相关分析进行Mfn2 / Dnm1LMfn1 / Fis1(单向方差分析与图基HSD , )与线粒体长度比率,因为这些比率一致的模式,如增加或减少。有趣的是,进行Mfn2 / Dnm1L( )比模式更与线粒体的长度比Mfn1 / Fis1( )比(补充图。3 a - b)。此外,我们发现这个索引可以应用到其他类型的细胞,包括国家安全委员会和mef。更专业的细胞显示更高进行Mfn2/Dnm1L比率比ESCs。

我们的研究也有一些局限性。首先,技术含量高成像和机器学习等最近开发的分析线粒体的形状44]。这一技术方法允许线粒体通过进一步细分的分析线粒体的形状,例如,支离破碎,棒,网络,和大/圆。然而,基因的功能,影响线粒体的动态还没有确定,因此无法解释线粒体如何形成一个网络9]。因此,我们专注于线粒体在两类分类,即:、分散和细长。在进一步的研究中,结合高通量基因筛选利用RNA序列进行排序相关的基因集线粒体动力学将是必要的;机器学习的高分辨率成像系统依赖于线粒体形态根据细胞类型。然后,我们最终将能够理解各种现象与线粒体的形状和我们如何监管它。第二,一些细胞在分化的最后阶段如红血球生成的细胞(45,46和肝细胞47)分散的线粒体。如果ESCs被生活撤军分化,各种类型的细胞将分化细胞中观察到的人口(37,48),包括红血球生成的细胞和肝细胞。线粒体的分裂与细胞的特定角色不能局限于基因表达,控制线粒体的动态。否则,我们表明,线粒体周边和地区补充图。2 a - b。这些逐渐扩大的误差根据时间的流逝。这意味着有不同的细胞类型,不同的线粒体的形态区分15天。

因此,基因表达模式的趋势只能被解释为索引,预测的分化程度和线粒体的形状,由于随机(即分化过程。,没有lineage-specific分化)。因此,我们的研究结果表明,这一比率也可以用作线粒体形态指数在分化。

数据可用性

和/或使用的数据集分析在当前研究可从相应的作者以合理的要求。

伦理批准

在这项研究中使用的所有方法进行按照动物保健和使用指南,和所有实验协议批准制度建国大学动物保健和使用委员会。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

凝胶,毕加索、KH和JTD写主要的手稿文本和设计研究。凝胶,毕加索,YJH MJH进行实验和分析数据。凝胶,毕加索,HS和JWL进行数据分析。所有作者回顾了手稿。宋Eon李和Bong Jong Seo的贡献同样这项工作。

确认

这项研究受到了基础科学研究项目通过韩国国家研究基金会(NRF)由科技部,ICT和未来规划大韩民国(批准号2016 m3a9b6946835和2015 r15a1009701)。

补充材料

补充图1:表达模式的TOM20天0、3、6、9、12、15后的ESCs的分化。绿点代表线粒体。核与DAPI复染色。 补充图2:(a)线粒体周长(μ0米)在区分的ESCs天,3、6、9、12、15。(b)线粒体区(μ2)在区分的ESCs天0、3、6、9、12、15。数据了 独立的实验。 , , 而D0。补充图3:(a)之间的相关分析进行Mfn2 / Dnm1L比率和线粒体规范化的最大长度的ESCs (D0)。(b)之间的相关分析Mfn1 / Fis1比率和线粒体规范化的最大长度的ESCs (D0)。补充图4:(a)规范化DNM1L蛋白质的蛋白质含量在0,3、6、9、12、15后的ESCs的分化。(b)规范化进行MFN2蛋白质水平的蛋白质在天0,3、6、9、12、15后的ESCs的分化。蛋白表达水平正常化Actb。所有数据了 独立的实验。 而D0。(补充材料)

引用

  1. t·m·g·卡特Hamatani a . a Sharov等人,“在小说situ-synthesized微阵列优化老鼠干细胞和发育早期表达分析,“基因组研究,13卷,不。5,1011 - 1021年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  2. t . Hamatani m·g·卡特,a . a . Sharov和m . s . h . Ko,“全球基因表达的动态变化在老鼠胚胎植入前的开发过程中,“细胞发育》第六卷,没有。1,第131 - 117页,2004。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  3. 问:t . Wang k . Piotrowska m·A·Ciemerych等人,“一个全基因组基因活性的研究揭示了胚胎植入前的小鼠胚胎发育的信号通路,”细胞发育》第六卷,没有。1,第144 - 133页,2004。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  4. h . j . Leese“代谢控制哺乳动物在胚胎植入前的发展,”人类生殖更新,1卷,不。1,第72 - 63页,1995。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  5. j . Van Blerkom”,线粒体在人类卵子发生和胚胎植入前的胚胎发生:引擎的新陈代谢,离子调控和发育能力,”繁殖,卷128,不。3、269 - 280年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  6. c。d . l . Folmes p。p . Dzeja t。j·尼尔森,a . Terzic“代谢可塑性在干细胞体内平衡和分化,“细胞干细胞,11卷,不。5,596 - 606年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  7. 崔h·w·j·h·金·m·k·钟等人et al .,“线粒体和代谢重构在重组和重新编程细胞的分化,“干细胞与发展,24卷,不。11日,第1373 - 1366页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  8. 公元Panopoulos o .严,s·鲁伊斯等人,“诱导多能干细胞的代谢物揭示代谢变化发生在体细胞重编程,”细胞研究,22卷,不。1,第177 - 168页,2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  9. b . Seo、美国Yoon和j .做“线粒体动力学在干细胞和分化,”国际分子科学杂志》上,19卷,不。12,3893页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  10. d·f·孙、k·l·诺里斯和r . j . Youle“线粒体动力学和细胞凋亡,基因与发展,22卷,不。12日,第1590 - 1577页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  11. a . Bratic n·g·拉尔森,“衰老线粒体的作用。”《临床研究杂志》上,卷123,不。3、951 - 957年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  12. a . Wanet t·阿诺德)m . Najimi p·里纳德,“连接线粒体、新陈代谢和干细胞的命运,”干细胞与发展,24卷,不。17日,第1971 - 1957页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  13. b··“生物能量学线粒体融合与分裂的作用,”Biochimica et Biophysica学报,卷1817,不。10日,1833 - 1838年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  14. y . m .赵s Kwon y . k . Pak等人et al .,“动态改变线粒体生物起源和抗氧化酶在自发的人类胚胎干细胞的分化,“生物化学和生物物理研究通信,卷348,不。4、1472 - 1478年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  15. h·陈和陈特区”,在哺乳动物的线粒体动力学当前主题在发育生物学59卷,第144 - 119页,2004年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  16. d . c . Chan)在哺乳动物的线粒体融合与分裂,”细胞和发育生物学的年度审查,22卷,不。1,第99 - 79页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  17. w·傅、刘y和h .阴”线粒体动力学:生物起源、裂变、聚变和mitophagy在干细胞行为的规定,“干细胞国际卷,2019篇文章ID 9757201, 15页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  18. j . c . st . John j . Ramalho-Santos h·l·格雷et al .,“线粒体DNA转录因子的表达在早期心肌细胞从人类胚胎干细胞体外分化,“克隆和干细胞,7卷,不。3、141 - 153年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  19. 钟,p . p . Dzeja r . s . Faustino c . Perez-Terzic a·贝尔法和a . Terzic“线粒体氧化代谢需要心脏干细胞的分化,“自然临床实践。心血管药物16卷,4,5,S60-S67, 2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  20. h . Kondoh m . e . Lleonart y中岛美嘉等人et al .,“高糖酵解通量支持小鼠胚胎干细胞的增殖潜力,”抗氧化剂和氧化还原信号,9卷,不。3、293 - 299年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  21. t·朗b Bavister和c·布伦纳,“在干细胞线粒体,”线粒体,7卷,不。5,289 - 296年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  22. 冈本k和j·m·肖,”线粒体形态和动力学在酵母和多细胞真核生物,“年度回顾的遗传学,39卷,不。1,第536 - 503页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  23. b·”,在生与死细胞线粒体融合与分裂,”自然评论分子细胞生物学,11卷,不。12日,第884 - 872页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  24. a . Santel和m·t·福勒”控制人类mitofusin线粒体形态的,”《细胞科学卷,114年,第874 - 867页,2001年。视图:谷歌学术搜索
  25. h, s . a . Detmer a·j·埃瓦尔德·e·e·格里芬s e·弗雷泽和d . c . Chan“Mitofusins Mfn1进行Mfn2和协调调节线粒体融合,为胚胎发育至关重要,”《细胞生物学》杂志上,卷160,不。2、189 - 200年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  26. c . Delettre g . Lenaers j . m . Griffoin等人et al .,“核基因_OPA1_编码线粒体dynamin-related蛋白质,是显性突变视神经萎缩,”自然遗传学,26卷,不。2、207 - 210年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  27. s . Meeusen r . DeVay j .块等人et al .,“线粒体等内膜融合和冠维护要求dynamin-related GTPase Mgm1,”细胞,卷127,不。2、383 - 395年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  28. z的歌,m . Ghochani j . m . McCaffery t·g·弗雷和d . c . Chan“Mitofusins和OPA1调解顺序步骤在线粒体膜融合,“细胞的分子生物学,20卷,不。15日,第3532 - 3525页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  29. n .石原y Fujita、t·奥卡河和k .历经甲级”调节线粒体形态通过蛋白水解OPA1乳沟,”在EMBO杂志,25卷,不。13日,2966 - 2977年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  30. o . s . Shirihai m .歌曲和g·w·多恩二世”线粒体活力如何协调mitophagy。”循环研究,卷116,不。11日,第1849 - 1835页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  31. y张和d . c . Chan“结构性基础招聘Fis1线粒体分裂的复合物,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷104,不。47岁,18526 - 18530年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  32. y Yoon e·w·克鲁格,b·j·奥斯瓦尔德和m . a . McNiven“线粒体蛋白hFis1调节线粒体分裂与哺乳动物细胞通过一个交互dynamin-like蛋白质DLP1,”分子和细胞生物学,23卷,不。15日,第5420 - 5409页,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  33. 詹姆斯d·i, p . a . Parone y Mattenberger, j . c . Martinou,“hFis1,哺乳动物线粒体分裂的小说组成部分机械、”《生物化学》杂志上,卷278,不。38岁,36373 - 36379年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  34. e . Smirnova d l . Shurland s . n . Ryazantsev和A . m . van der Bliek,“人类dynamin-related蛋白质控制线粒体的分布,“《细胞生物学》杂志上,卷143,不。2、351 - 358年,1998页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  35. d . Otsuga b·r·基冈大肠Brisch等人et al .,“dynamin-related GTPase Dnm1p,控制酵母线粒体形态,”《细胞生物学》杂志上,卷143,不。2、333 - 349年,1998页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  36. a . Legesse-Miller r·h·Massol所说,t·科切豪斯,“收缩和Dnm1p招聘不同的线粒体裂变过程,”细胞的分子生物学,14卷,不。5,1953 - 1963年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  37. m . y . Cherepkova g s Sineva, v . a .珀斯佩洛夫“白血病抑制因子(生活)撤军激活mTOR信号通路在小鼠胚胎干细胞通过MEK / ERK / TSC2途径,”细胞死亡和疾病。,7卷,不。1,p . e2050 2016。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  38. 美国吴张z l . Liu, d .兴”Drp1, Mff Fis1, MiD51协调在紫外线irradiation-induced凋亡调节线粒体分裂,”美国实验生物学学会联合会杂志,30卷,不。1,第476 - 466页,2016。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  39. o . c . Loson z的歌,h . Chen和d . c . Chan“Fis1, Mff、MiD49 MiD51调解Drp1招聘在线粒体分裂,”细胞的分子生物学,24卷,不。5,659 - 667年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  40. c . Frezza s Cipolat, l . Scorrano”测量线粒体形态变化及其影响线粒体在细胞凋亡,参与”分子生物学方法卷,372年,页405 - 420,胡玛纳出版社,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  41. t . Yamamori美国艾克,t波等人et al .,“抑制线粒体分裂蛋白dynamin-related蛋白1 (Drp1)损害线粒体分裂和细胞有丝分裂灾难x-irradiation之后,“细胞的分子生物学,26卷,不。25日,第4617 - 4607页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  42. m . m . h . Otera c . Wang克莱兰德et al .,“Mff Drp1线粒体招聘是一个重要的因素在哺乳动物细胞线粒体分裂期间,“《细胞生物学》杂志上,卷191,不。6,1141 - 1158年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  43. s . ehs Raschke, g .曼库索et al .,“监管OPA1处理和线粒体融合m-AAA蛋白酶同功酶和OMA1”《细胞生物学》杂志上,卷187,不。7,1023 - 1036年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  44. a·p·伦纳德·r·b·卡梅伦j . l . Speiser et al。”定量分析线粒体形态和膜电位的使用高含量在活细胞成像,机器学习,和形态装箱,”Biochimica et Biophysica学报(BBA)分子细胞的研究,卷1853,不。2、348 - 360年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  45. 张x, y、m .镍et al .,“调节红细胞生成的线粒体生物起源mTORC1-mediated蛋白质翻译,“自然细胞生物学,19卷,不。6,626 - 638年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  46. e . l . Jensen a . m . Gonzalez-Ibanez p·门多萨et al .,“铜deficiency-induced贫血引起的线粒体代谢红血球生成的细胞重新编程,”Metallomics,11卷,不。2、282 - 290年,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  47. s Das n . Hajnoczky a . n .安东尼et al .,“线粒体形态和动力学在肝细胞从正常和ethanol-fed老鼠,”弗鲁格Archiv-European生理学杂志》上,卷464,不。1,第109 - 101页,2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  48. d所得钱款,莱因哈特b, c .保证,h .牛”作用,抑制细胞因子的信号(soc)的白血病抑制因子(生活)端依赖胚胎干细胞生存,”美国实验生物学学会联合会杂志,14卷,不。11日,第1584 - 1577页,2000年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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