组蛋白H3K4三甲基化相关表观遗传因子在果蝇雌性生殖干细胞维持中的作用及其机制研究

摘要

干细胞的自我更新和分化能力的维持，有赖于其内部维持机制及其生存的微环境。果蝇的雌性生殖干细胞的微环境（niche）由末端纤维细胞（terminal filament），帽细胞（cap cell）以及护卫细胞（escort cell）组成。研究果蝇生殖干细胞的维持机制对于探索其他种类干细胞的维持模式具有重要意义。
　　表观遗传调控因子在干细胞的存活和功能调控中具有重要作用。组蛋白H3K4三甲基化是一种广泛的表观遗传修饰机制，与基因的转录与沉默密切相关。dSet1/trx/trr/ash1是已知的可能具有组蛋白H3K4三甲基化作用的甲基转移酶。组蛋白H3的甲基化需要以组蛋白H2B的单泛素化为基础，E3泛素连接酶dBre1介导这一单泛素化过程。
　　本文对组蛋白 H3K4三甲基化相关的三个表观遗传因子dBre1/trx/ash1在果蝇雌性生殖干细胞自我更新中所起的作用进行了初步探讨。利用FRT/FLP和RNAi遗传操作技术，本研究发现此组基因中只有dBre1对于生殖干细胞维持具有显著作用，dBre1突变导致干细胞的自我更新出现缺陷，干细胞丢失；进一步分析发现，dBre1突变干细胞中BMP信号通路的激活受到抑制可能是引起干细胞维持缺陷的原因。
　　为探究dBre1在果蝇雌性生殖干细胞微环境中的作用，本研究分别降低不同种类微环境细胞中dBre1的表达，结果表明在末端纤维细胞，帽细胞以及护卫细胞这三种细胞中降低dBre1的表达均导致生殖干细胞的维持能力减弱，干细胞数目下降。dBre1在微环境细胞中的突变引起干细胞与微环境间的细胞连接受到影响，这可能是干细胞维持能力减弱的原因之一。
　　本文对组蛋白 H3K4三甲基化相关的表观遗传因子在果蝇雌性生殖干细胞维持中的作用进行了初步探讨，确认了E3泛素连接酶dBre1是维持生殖干细胞的重要因子，并且首次发现dBre1同时通过干细胞自身与微环境作用于生殖干细胞的自我更新的维持。本论文研究为今后进一步研究H3K4相关的表观遗传调控机制如何参与果蝇雌性生殖干细胞的维持提供了一定参考，也有助于进一步理解干细胞与微环境相互间的调控机制。

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第一章 前言

1.1 果蝇是一种重要的发育生物学模式生物

1.2 果蝇卵巢是研究干细胞自我更新及分化的理想组织

1.3 组蛋白H3K4三甲基化对发育和分化的影响

1.4 本文的研究目的及意义

第二章 实验材料与方法

2.1 实验材料和仪器

2.2 实验方法

第三章 实验结果

3.1 生殖干细胞中的dBre1影响干细胞自身维持

3.2 其他组蛋白三甲基化相关的表观遗传因子对生殖干细胞的影响

3.3 dBre1以BMP通路依赖方式作用于生殖干细胞的维持

3.4 dBre1通过微环境维持生殖干细胞

3.5 结论

第四章 讨论

4.1 组蛋白H3K4三甲基化在生殖干细胞维持中的作用

4.2 dBre1在微环境细胞中对生殖干细胞维持的作用

4.3 dBre1在生殖细胞形成及分化中作用

4.4 本文中统计方法的讨论

4.5 总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文

上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

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