華東師大等Cell子刊發表干細胞新成果

　　最近，華東師范大學、美國國立衛生研究院、賓州州立大學醫學院和加州大學洛杉磯分校等處的研究人員在Cell期刊旗下的《Stem Cell Reports》雜志在線發表了一項最新研究成果“Transcriptional Repression by the BRG1-SWI/SNF Complex Affects the Pluripotency of Human Embryonic Stem Cells”，該研究對轉錄抑制影響hESCs自我更新和分化的分子機制，提供了有價值的見解。

　　本研究通訊作者為華東師范大學生命醫學研究所博士生導師王媛，其1993年獲山東醫科大學醫學學士學位，1996年獲中國預防醫學科學院醫學碩士學位，2002年獲美國波士頓大學分子與細胞生物學及生化學博士學位，2002年到2008年先后在美國麻省理工大學、哈佛大學醫學院及國立環境衛生研究院做博士后研究。主要致力于胚胎干細胞表觀遺傳學以及胚胎器官發育機制的研究，已在國際核心期刊發表論文10余篇，包括Nature，PNAS，Blood等一流期刊，其研究論文他引達200多次。2008年受聘為華東師范大學教授。2009年3月回華東師范大學生命醫學研究所擔任生物醫學教授、博士生導師，并成立了干細胞生物學實驗室。回國9個月后已主持干細胞生物學領域973重大發展研究計劃子課題1項，國家自然科學基金面上項目1項，并獲上海市教委科研創新項目資助。

　　胚胎干細胞（ESCs）最初來源于內細胞團。它們是多能性細胞，能夠自我更新并分化成多種類型的細胞。小鼠ESCs（mESCs）具有一個獨特的染色質總體結構，特點是高動力性的可塑性和二價結構域，由譜系特異性基因啟動子區域中的活性H3K4me3和抑制H3K27me3標記。在人類ESCs（hESCs）中，H3K4me1、H3K27ac和p300標記的染色質位點，最近被確定為可驅動基因表達的活性增強子。從自我更新到分化的轉換，需要多個表觀遺傳學因子的參與，包括染色質調節、非編碼RNA和組蛋白修飾。

　　其中一個因子——SWI/SNF，是一個大的染色質重構復合物，僅僅包含BRG1或BRM作為催化ATP酶亞基，可驅動DNA核小體結構的改變，從而調節基因轉錄。先前的研究表明，刪除BRG1或SWI/SNF復合體的核心亞基，例如BAF155和BAF47，可引起圍植入殺傷力，表明SWI/SNF復合物是體外保持全能性所必需的。

　　此外，SWI/SNF組件不足也影響各種類型細胞的發展潛力（例如神經元細胞、造血干細胞和生殖細胞），支持這一概念：SWI/SNF復合物在組織發育過程中起著重要的作用。最近，一系列的研究報告表明，SWI/SNF復合物也在mESCs的全能性中起著很重要的作用。BRG1、BAF155或 BAF250a/b不足會使ESCs增殖并分化成三個胚層的能力受損。染色質免疫沉淀結合DNA測序（ChIP-seq）表明，BRG1與核心多能性因子（OCT4和SOX2）在靶基因的大量位點上共定位，以調控它們的規格。此外，BRG1還可以通過改變H3K27me3水平，反對polycomb (PcG)功能，從而加強mESCs中的LIF/STAT3信號。

　　哺乳動物的SWI/SNF復合物包含15個核心亞基，稱為BRG1-或BRM相關因子（BAFs）。已知BAF組件的不同裝配與它們的組織特異性功能有關。例如，BAF60c，而不是BAF60b蛋白，在胚胎心臟中選擇性地表達，其不足可導致有缺陷的心臟發育和交配后10-11天的胚胎致死率。在 mESCs中，BRG1 (而非BRM)和BAF155 (而非BAF170)富含BAF60a，來形成所謂的“esBAF”復合物。無論是BRG1還是BAF155不足，都會導致mESCs多能性的喪失，這種喪失不能由BAF170過表達得以緩解。因此，BAF的特定組成，對于其在mESCs中的功能至關重要。

　　雖然hESCs和mESCs具有許多共同的核心多能性相關轉錄因子和細胞特征，但hESCs在其克隆形態、細胞增倍時間、對信號分子的反應和自我更新所需的培養條件上，仍然存在差異。這可能部分歸因于不同的發展階段，也可能由于一種固有的人鼠分歧。到目前為止，只有少數基因已被確定為在hESCs和 mESCs中共有高度保守的作用。SWI/SNF復合物在hESCs中所發揮的確切作用尚不清楚。因此，這項研究試圖探究SWI/SNF復合物在hESC 多能性中的功能相關性。

　　結果表明，敲除BRG1或 BAF170，而不是BAF155，會導致hESCs多能性的喪失和失調的譜系規格。全基因組陣列顯示，BRG1不足會引起一般的基因表達上調，表明BRG1在hESCs的轉錄調控中起抑制作用。

　　進一步的分析表明，BRG1敲除后，譜系特異性基因的H3K27ac水平顯著升高，突出顯示了H3K27ac可作為一個重要的標記，來區分hESCs中活性基因位點和抑制性基因位點。因此，這項研究對轉錄抑制影響hESCs自我更新和分化的分子機制，提供了有價值的見解。