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Nat Commun:中科院广州生物院潘光锦课题组解锁人胚胎干细胞命运转化的奥秘

摘要 : 2017年9月22日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院潘光锦课题组的最新研究成果

2017年9月22日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院潘光锦课题组的最新研究成果,研究发现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作用。论文题为“PRC2 specifies ectoderm lineages and maintains pluripotency in primed but not naive ESCs”

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均发挥作用。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具有H3K27甲基转移酶的功能。PRC2和它修饰的H3K27me3已被证明在小鼠胚胎发育过程中发挥关键作用,但它们在细胞命运转变过程的作用机制,尤其是介导人胚胎干细胞多能性与分化过程中的作用尚不清楚。

潘光锦课题组通过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;缺失EZH1或EZH2的人胚胎干细胞保持未分化状态,但不能有效地产生神经外胚层。这说明PRC2维持人胚胎干细胞多能性是必需的,并特化神经外胚层的产生。

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作用。

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

原文链接:

PRC2 specifies ectoderm lineages and maintains pluripotency in primed but not naive ESCs

原文摘要:

Polycomb repressive complex 2 and the epigenetic mark that it deposits, H3K27me3, are evolutionarily conserved and play critical roles in development and cancer. However, their roles in cell fate decisions in early embryonic development remain poorly understood. Here we report that knockout of polycomb repressive complex 2 genes in human embryonic stem cells causes pluripotency loss and spontaneous differentiation toward a meso-endoderm fate, owing to de-repression of BMP signalling. Moreover, human embryonic stem cells with deletion ofEZH1 or EZH2 fail to differentiate into ectoderm lineages. We further show that polycomb repressive complex 2-deficient mouse embryonic stem cells also release Bmp4 but retain their pluripotency. However, when converted into a primed state, they undergo spontaneous differentiation similar to that of hESCs. In contrast, polycomb repressive complex 2 is dispensable for pluripotency when human embryonic stem cells are converted into the naive state. Our studies reveal both lineage- and pluripotent state-specific roles of polycomb repressive complex 2 in cell fate decisions.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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