Stem cell division is regulated by the microRNA pathway

Abstract

One of the key characteristics of stem cells is their capacity to divide for long periods of time in an environment where most of the cells are quiescent. Therefore, a critical question in stem cell biology is how stem cells escape cell division stop signals. Here, we report the necessity of the microRNA (miRNA) pathway for proper control of germline stem cell (GSC) division in Drosophila melanogaster. Analysis of GSCs mutant for dicer-1 (dcr-1), the double-stranded RNaseIII essential for miRNA biogenesis, revealed a marked reduction in the rate of germline cyst production. These dcr-1 mutant GSCs exhibit normal identity but are defective in cell cycle control. On the basis of cell cycle markers and genetic interactions, we conclude that dcr-1 mutant GSCs are delayed in the G1 to S transition, which is dependent on the cyclin-dependent kinase inhibitor Dacapo, suggesting that miRNAs are required for stem cells to bypass the normal G1/S checkpoint. Hence, the miRNA pathway might be part of a mechanism that makes stem cells insensitive to environmental signals that normally stop the cell cycle at the G1/S transition.

Somatic stem cells and the origin of cancer

“…For that, cell cycle must be critically controlled in stem cells. Recent studies have suggested a role of the microRNA pathway in the regulation of stem cell division 120,121 . MicroRNAs (miRNAs) are small noncoding RNAs that regulate expression of coding genes involved in the control of development, proliferation and apoptosis, primarily through translational repression 122,123 .…”

MiRNA expression analysis during normal zebrafish development and following inhibition of the Hedgehog and Notch signaling pathways

“…Direct cloning strategies and bioinformatic prediction based on the presence of conserved hairpin structures and sequences have suggested that animal genomes encode hundreds, perhaps thousands, of microRNAs (Lagos-Quintana et al, 2001;Lau et al, 2001;Lee and Ambros, 2001;Lai et al, 2003;Lim et al, 2003a;Lim et al, 2003b;Kim and Nam, 2006). These small RNAs regulate early development, cell specification, differentiation, and proliferation (Lee et al, 1993;Pasquinelli et al, 2000;Reinhart et al, 2000;Ambros, 2003;Bartel, 2004;Griffiths-Jones, 2004;Hobert, 2004;Du and Zamore, 2005;Hatfield et al, 2005;Morris and McManus, 2005;O'Donnell et al, 2005;Carthew, 2006;Esquela-Kerscher and Slack, 2006;Naguibneva et al, 2006;Plasterk, 2006;Slack and Weidhaas, 2006;Voorhoeve et al, 2006).…”

Régulation des cellules souches de la lignée germinale

“…Bien que Bam et Bgcn possèdent, comme Pum et Nos, des domaines de liaison aux ARNm, leur fonction moléculaire reste encore incomprise [28,29]. Plus récemment, un rôle de la voie des microARN (miARN, inhibiteurs de la traduction) sur la division des CSG a pu être mis en évidence [30]. La perte de fonction dans les CSG du gène dicer-1 (dcr-1), qui est l'enzyme clé de la synthèse des miARN, entraîne une forte diminution du nombre de cystes produits.…”

“…L'analyse des CSG mutantes pour dcr-1 montre que le nombre et l'identité des CSG ne sont que subtilement affectés [31,32], mais que leur cycle cellulaire est fortement ralenti à la transition G1/S. De manière cohérente, dacapo, un inhibiteur de la cycline E, et donc de la transition G1/S, est une cible potentielle de ces miARN [30] ( Figure 1B). En réprimant la traduction d'un inhibiteur de la cycline E, les miARN permettraient donc la transition G1/S des CSG, les engageant dans un processus de division conduisant à leur renouvellement et/ou à leur différenciation [30].…”

“…De manière cohérente, dacapo, un inhibiteur de la cycline E, et donc de la transition G1/S, est une cible potentielle de ces miARN [30] ( Figure 1B). En réprimant la traduction d'un inhibiteur de la cycline E, les miARN permettraient donc la transition G1/S des CSG, les engageant dans un processus de division conduisant à leur renouvellement et/ou à leur différenciation [30]. De manière intéressante, des souris mutantes pour l'homologue chez les mammifères du gène dcr-1 meurent très tôt durant l'embryogenèse et cette létalité est associée à une perte de leurs cellules souches.…”