Effect of basic helix-loop-helix transcription factors on retinal cell fate decisions

    Kun Zhang, Ling Gao

    Department of Ophthalmology, the Second Xiangya Hospital, Central-South University, Changsha 410001, Hunan Province, China

    Abstract Basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors are important regulators of retinal neurogenesis. bHLH repressors suppress bHLH activators and promote maintenance of progenitors and generation of glial cells. In contrast, bHLH activators promote neuronal differentiation. However, homeodomain factors are additionally required for neuronal subtype specification. Thus, combinations of proper bHLH and homeodomain factors are required for neuronal subtype specification. In this review, we present an overview of the data leading to these conclusions.

    · KEYWORDS: bHLH; retinal stem cells; Notch

    摘要在视网膜发育过程中，bHLH转录因子起到了相当重要的作用。抑制型bHLH转录因子促进视网膜干细胞状态的维持和出生后视网膜胶质细胞的分化。而活化型bHLH转录因子的激活则促进神经元细胞的分化。另外，同源结构域转录因子也参与到这一过程。本文将对这些方面作一综述。

    关键词：bHLH；视网膜干细胞；Notch

    0引言

    在视网膜发育过程中，视网膜干/祖细胞(retinal stem/progenitor cells, RSC/RPCs)在外源性及内源性调控因子的共同作用下，随着时间的改变而转换自身的功能：最初RSCs/RPCs显著增殖以提升细胞数量，当达到足够的细胞数量后，增殖的RSCs/RPCs就开始了细胞分化[1, 2]。6种神经元细胞和一种胶质细胞构成了视网膜神经层的三个细胞层：视锥和视杆光感受器细胞位于外核层（outer nuclear layer, ONL），水平细胞，双极细胞和无长突细胞这些中间神经元以及神经胶质细胞位于内核层（inner nuclear layer, INL），而神经节细胞和异位的无长突细胞位于神经节细胞层（ganglion cell layer, GCL）。这7种类型的细胞由同一祖细胞分化发育而来，并且具有一定的时序性：首先是神经节细胞和水平细胞，接着是视锥细胞和无长突细胞，最后是视杆细胞、双极细胞和神经胶质细胞相继发育成熟[3]。因此，视网膜的发育包括了3个阶段：1.视网膜干细胞的增殖；2.神经的发生；3.神经胶质细胞的发生。有研究表明，作为内源性的调控因子，碱性螺旋－环－螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)基因对这3个过程均有显著的调控作用[4-6]。

    bHLH家族基因按功能不同可分为两类：活化型和抑制型。抑制型bHLH转录因子（如Hes1、Hes5）促进胚胎期视网膜干细胞状态的维持和出生后视网膜胶质细胞的分化。而当抑制型bHLH转录因子下调时，活化型bHLH转录因子（如Mash1、Math5、NeuroD等）被激活从而促进神经元细胞的分化[6, 7]。本文将主要从bHLH基因在维持视网膜干/祖细胞状态、对神经元和神经胶质细胞分化的调控等方面作一综述。

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