科研进展

广州生物院发现PRC2复合物在人胚胎干细胞命运决定中的重要作用

  

  近日,Nature Communications(《自然·通讯》)在线发表了龙8国际娱乐备用网址广州生物医药与健康www.long8.cc院潘光锦课题组的最新www.long8.cc成果“PRC2 specifies ectoderm lineages and maintains pluripotency in primed but not naïve ESCs ”,该www.long8.cc发现PRC2复合物决定人胚胎干细胞是否能向整个外胚层谱系分化,并且在维持naive (幼稚态)和primed(始发态)两种状态的胚胎干细胞多能性中发挥不同的作用。

  组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化(H3K27me3)是一类非常重要的组蛋白修饰,通过抑制基因表达,在X染色体失活,胚胎发育和疾病的发生方面都发挥至关重要作用。H3K27me3的形成是由多梳蛋白抑制复合物2(PRC2)介导的。PRC2的核心组分是EED、SUZ12、EZH1和EZH2,其中EZH1和EZH2是具有H3K27甲基转移酶的功能。尽管PRC2和它修饰的H3K27me3已被证明在小鼠胚胎发育过程中发挥着关键作用,但是它们在细胞命运转变过程中具体作用机制,尤其是介导人胚胎干细胞多能性与分化过程中的具体作用还不清楚。

  潘光锦课题组首先通过CRISPR/Cas9介导的编辑技术,在人胚胎干细胞中分别敲除PRC2的核心组分,发现敲除PRC2的不同组分,人胚胎干细胞的形态不一致。完全缺失PRC2(SUZ12或EED或EZH1/EZH2)将导致人胚胎干细胞退出多能性状态,发生倾向于产生中内胚层的逐渐自发分化;而缺失EZH1或EZH2的人胚胎干细胞保持未分化状态,但是不能有效地产生神经外胚层。这些结果说明PRC2维持人胚胎干细胞多能性是必需的,并且特化神经外胚层的产生。

  接着,课题组通过构建可诱导性敲除PRC2的人胚胎干细胞,确认BMPs蛋白激活是PRC2缺失引起人胚胎干细胞自发分化的原因。课题组进一步展示缺失PRC2的小鼠胚胎干细胞可以维持自我更新状态,但是转变成始发状态的小鼠上胚层干细胞发生自发分化;将人胚胎干细胞转变成幼稚态时,发现缺失PRC2可以维持其多能性状态。以上结果揭示PRC2在细胞命运决定过程中谱系特化和不同多能性状态的特异性作用,对于人胚胎干细胞是否能向整个外胚层谱系分化起决定作用,并且在维持naive(幼稚态)和primed(始发态)两种状态的胚胎干细胞多能性发挥不同的作用。

  此项www.long8.cc得到了龙8国际娱乐备用网址、国家自然科学基金委、广东省及广州市科技项的资助。

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PRC2在细胞命运决定过程中谱系特化和不同多能性状态的特异性作用