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.2009年5月21日；459(7245):387-392.
doi:10.1038/nature08040。 Epub 2009年4月29日。

Bmi1调节线粒体功能和DNA损伤反应途径

刘杰 # 1, 刘曹 # 1, 陈吉春 2, 宋世伟 1, In Hye Lee公司 1, 西莉亚·基亚诺 1, 刘红军 1, 基万·基万法尔 2, 陈浩谦 1, 曹龙跃 1, 冯贤安 1, 尼尔·G·库马尔 1 三, 伊尔莎·罗维拉 1, 徐晓玲 4, 马尔滕·范·洛胡岑（Maarten van Lohuizen） 5, 本山伸男 6, Chu Xia Deng先生 4, 芬克尔 1
附属公司

Bmi1调节线粒体功能和DNA损伤反应途径

刘杰等。 自然. .

摘要

缺乏多梳抑制因子Bmi1的小鼠会出现许多异常，包括干细胞自我更新的严重缺陷、胸腺细胞成熟的改变和寿命缩短。先前的工作表明，Ink4a/Arf（也称为Cdkn2a）基因座的去抑制介导了Bmi1（-/-）表型的许多方面。在这里，我们证明来自Bmi1（-/-）小鼠的细胞也有线粒体功能受损，细胞内活性氧水平显著增加，随后参与DNA损伤反应途径。此外，通常在Bmi1（-/-）小鼠中观察到的许多缺陷在使用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸进行药物治疗或通过Chk2（也称为Chek2）缺失对DNA损伤反应途径进行基因破坏后得到改善。这些结果表明，Bmi1在维持线粒体功能和氧化还原稳态方面具有意想不到的作用，并表明Polycomb家族的蛋白质可以与干细胞和祖细胞功能协调调节细胞代谢。

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数字

图1
图1。缺乏Bmi1会增加ROS水平并改变线粒体功能
a、，通过DCFDA荧光评估纯化野生型（WT）或百万分之一–/–骨髓细胞。b中，新鲜分离的胸腺细胞中的ROS水平。c、，WT或WT氧化还原稳态相关基因产物的定量rtPCR表达分析百万分之一–/–胸腺细胞。结果标准化为Gapdh公司表达式(n个=每组3只动物*P（P）< 0.05).日期：，添加线粒体抑制剂寡霉素（0.5μg ml）后，在基础条件下完整胸腺细胞的耗氧量–1)或在存在解偶联剂FCCP（1μM）的情况下。细胞来源于n个=每个基因型4只动物*P（P）< 0.02.e、，新分离胸腺细胞中的相对ATP水平。测量一式三份（平均值和标准差），每组4只动物*P（P）< 0.01.f、，离体心脏线粒体的代表性耗氧量。克，络合物I或络合物II依赖性呼吸的测定状态III呼吸（平均值和标准差。；n个=每组4只动物*P（P）< 0.05, **P（P）< 0.01).小时，通过WT和WT内源性荧光评估NAD（P）H水平百万分之一–/–胸腺细胞。我，ROS水平百万分之一–/–胸腺细胞是否存在复合物I抑制剂鱼藤酮（Rot）、化学解偶联剂FCCP或NADPH氧化酶抑制剂DPI（平均值和标准日数）。；n个= 3; *P（P）< 0.05).j、，使用氧化还原荧光团MitoSox红分析胸腺细胞。
图2
图2。抗氧化剂治疗抢救百万分之一–/–胸腺细胞
a、，从四周龄野生型（WT）小鼠或百万分之一–/–小鼠在采集前随机接受NAC治疗一周。b中，4周龄小鼠的胸腺总大小要么用NAC（+）治疗一周，要么不治疗（-）。c、，4周龄时恢复的胸腺细胞总数百万分之一–/–用NAC治疗一周或不治疗的小鼠（平均值和标准日数。；n个=每组4只动物）。日期：，胸腺细胞成熟度（CD4）的代表性评估+CD8（CD8）+4周龄WT或百万分之一–/–用NAC处理一周或收集前未处理的小鼠。e、，4周龄小鼠胸腺细胞成熟的定量评估，随机接受为期一周的抗氧化剂治疗（平均值和标准差。；n个=每组4只动物）。f、，的重量百万分之一–/–断奶后开始给予或不给予抗氧化剂治疗的小鼠（平均值和标准差。；n个=每组5-7只动物）*P（P）< 0.05.
图3
图3。激活DDR途径百万分之一–/–胸腺细胞通过氧化还原敏感途径发生
a、，定量rtPCR分析墨水4a/Arf随机接受抗氧化治疗的小鼠胸腺细胞的表达（平均值和标准差。；n个=每组3只动物）。NS，不显著。b中，从WT获得的胸腺细胞中的ROS水平，百万分之一–/–或组合Bmi1/p16墨水4a-删除了老鼠。c、，分离胸腺细胞中氧化修饰核苷酸8-氧鸟嘌呤的水平。DAPI（4,6-二氨基-2-苯基吲哚）染色（蓝色）用于细胞核可视化。日期：，53BP1核病灶胸腺细胞，取自用抗氧化剂NAC处理一周或未处理的小鼠。显示了每种情况下显示DDR激活的胸腺细胞的总百分比。e、，Western blot分析从WT或百万分之一–/–老鼠。f、，分离后24小时培养物中原代胸腺细胞存活率的评估。
图4
图4。Chk2缺失对DDR通路的抑制可挽救多个缺陷百万分之一–/–老鼠
a、， 检查2删除恢复体内胸腺细胞成熟百万分之一–/–老鼠。WT，野生型。b中，WT胸腺的结构，百万分之一–/–和组合百万分之一–/–检查2–/–老鼠。箭头指向正常的髓质区域。c、，胸腺皮质区的典型TUNEL染色。日期：，定量rtPCR分析墨水4a/Arf导入百万分之一–/–或组合百万分之一–/–检查2–/–胸腺细胞（平均值和标准差。；n个=每组3只动物）。e、，LSK细胞进入全身骨骼的频率箭头(*P（P）<0.01；平均值和s.d。，n个=每组6只动物）。f、， 体内将等量的WT骨髓细胞注入致死性照射小鼠的CFU-S，百万分之一–/–或组合百万分之一–/–检查2–/–老鼠(*P（P）< 0.01; 平均值和标准差。，n个=每组5只动物）。克，竞争性再增殖四个月后的外周血成分，其中等量的WT竞争性骨髓细胞（CD45.1）和百万分之一–/–检查2–/–将供体骨髓（CD45.2）移植到受照射的宿主（CD452）中。我们几乎没有观察到捐赠者的贡献百万分之一–/–检查2–/–经过这种竞争性的重新繁殖实验后的细胞。小时，WT的代表性外观，百万分之一–/–或组合百万分之一–/–检查2–/–老鼠。我，6周龄时体重分析(*P（P）< 0.01; 平均值和标准差。；n个=每组6人）。j、，小脑结构缺陷百万分之一–/–通过Chk2缺失拯救小鼠。k、，的寿命百万分之一–/–具有不同Chk2状态的小鼠。P（P）< 0.05检查2+/–与检查2+/+和P（P）<0.001检查2–/–与检查2+/+;n个每个基因型≥15只动物。我，Polycomb蛋白Bmi1通常同时抑制墨水4a/Arf导致p16降低的基因座墨水4a和第19页阿尔夫表达以及调节线粒体功能以降低ROS水平并抑制DDR通路的激活。Ink4a/Arf和DDR的激活分别与肿瘤抑制和干细胞老化有关。
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