Mll2在胚胎干细胞多能性的维持以及分化过程中功能和机制的研究

摘要

Trithorax家族进化上高度保守,均含有一个SET结构域,催化组蛋白3第4位赖氨酸的甲基化对基因转录起激活作用。哺乳动物中 Trithorax家族至少有六个成员:Mll1、Mll2(Alr)、Mll3、Mll4(Wbp7)、Set1A和Set1B,每一个成员对于机体生长发育具有重要功能,但部分成员在胚胎干细胞多能性的维持和分化过程的功能还没有被阐明清楚。
　　本研究发现Mll2对于小鼠胚胎干细胞多能性的维持是非必需的,但能影响胚胎干细胞的增殖。缺失 Mll2,小鼠胚胎干细胞 E14细胞周期阻滞于 G1期,并且伴随着CDKI表达的增加,如p16和p27。除此之外,缺失Mll2后胚胎干细胞向内胚层缺陷,中胚层分化异常,尤其是完全丧失了向心肌细胞的分化的能力。通过染色质免疫共沉淀实验证明向心肌细胞分化缺陷主要是由于心肌细胞特异性的转录因子上启动子区H3K4me3水平显著下降引起的。Mll2单个蛋白仅具有较低的甲基转移酶功能,只有当其存在于一个蛋白复合体中(COMPASS)时才具有很强的活性。Mll2 COMPASS中包含一个独特的成员Utx,Utx能催化组蛋白3第27位赖氨酸的去甲基化,对基因转录也起激活作用,已有文献报道 Utx基因也对心肌细胞发育起重要作用,能催化心肌细胞特异性的转录因子上启动子区H3K27的去甲基化,促进心肌细胞分化。因此我们认为心肌细胞的分化过程中特异的基因既需要Mll2蛋白对其启动子区H3K4me3修饰,还需要Utx蛋白对其启动区H3K27去甲基化修饰,二者缺一不可。综上所述,我们揭示了Mll2在胚胎干细胞的增殖以及向心肌细胞分化中的重要调控作用,并且可能为心脏发育和一些心脏疾病的机制提出了一种全新的分子视角。

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第一章 文献综述

1.1 Trithorax家族简介

1.2 Trithorax家族在胚胎干细胞维持与分化过程中功能的研究现状

1.3 H3K4甲基化与H3K27去甲基化在心脏发育过程中表观遗传调控

1.4 立题意义和主要研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1实验材料

2.2 实验仪器

2.3 实验耗材

2.4 实验方法

第三章 结果分析

3.1 Mll2在小鼠胚胎干细胞分化过程中的表达

3.2 Mll2 knockdown导致ESCs的增殖缺陷

3.3 Mll2对mESCs的多能性的维持是非必需的

3.4 Mll2影响ESCs的分化

3.5 Mll2在ESCs向心肌细胞分化中起决定性作用

3.6 Mll2介导心肌细胞特异性转录因子启动子区的H3K4me3的建立

3. 7 Mll2-Utx蛋白复合体介导ESCs向心肌细胞分化的模型

第四章 讨论

附录 缩略词表

参考文献

研究生期间已发表和待发表的论文

致谢