一、研究背景
大部分哺乳動物的組蛋白都以序列特異性的方式結合到DNA的連接序列上，連接處的核小體會因此產生高度有序的染色質結構來精確的調節基因的表達。H1foo是卵細胞中特異表達的組蛋白H1家族成員，從減數分裂胚泡期卵母細胞到晚期兩細胞胚胎的發展過程中全程表達。而且它的表達對小鼠卵母細胞的成熟所必需的，對卵母細胞向受精卵發育起著促進的作用。H1foo與組蛋白H1家族的其他成員有極低的序列同源性，而且它的功能也知之甚少。
二、實驗方法
東京大學的研究者采用轉盤式激光共聚焦活細胞工作站（CV1000，日本Yokogawa）觀察了通過構建后融合表達GFP蛋白的H1foo的胚胎干細胞細胞系(H1foo-ES),還有用于實驗對照的四個細胞系分別是EGFP-ES, H1s-ES,H1e-ES,H1f0-ES,分別表達了GFP, 組蛋白亞型H1s,H1e,H1f0分別和GFP的融合蛋白。
三、實驗結果
構建和鑒定情況如下圖：
從實驗結果（A）我們可以看出，各細胞系的GFP都分布在核內，且在核仁處沒有聚集；而且各細胞系的GFP表達量H1foo最低（B）,這些外源性的組蛋白與造型的表達也并不影響內源性組蛋白的表達量的變化（B），這些胚胎細胞系中的內源性的組蛋白的mRNA(C)和各個胚胎干細胞標志基因也沒有受到影響（D）
在接下來的實驗設計中，研究者發現，H1foo的表達影響了胚胎干細胞的正常分化，相差顯微鏡圖片（A）標明，表達了外援H1foo的細胞系，14天培養后與其他對照組的發育形成了鮮明的對比---發育滯后。接著使用RT-PCR的方法檢測各細胞系中(B中U欄)發育各時期標記基因的轉錄，可幫助我們定位胚胎的7天后發育階段（B中D欄），檢測的基因分別為多能干細胞標志基因(Zfp42, Dppa3, Nanog, Sall4 and Oct4)；內胚層標志基因(Gata4, Gata6 and Sox17)；中胚層標志基因(Kdr)；外胚層標志基因(Nog)。
實驗結果與顯微鏡結果一致，H1foo-ES細胞系表現出的多功能干細胞的分子標記物確實比對照組更多，說明H1foo的表達影響了ES細胞的分化。那么如果我們用外源的短發夾RNA(shRNA)干擾細胞內H1foo的轉錄是否會拯救這種分化的停滯呢？一組可視化的免疫熒光圖片（由YOKOGAWA的CV1000共聚焦系統完成）讓我們又進一步的驗證了這一猜想：我們將轉染了shRNA的H1foo-ES細胞系向神經細胞分化方向誘導，10天后，細胞系中神經細胞標志分子TubbIII的表達上調，而多功能干細胞的標志分子明顯下降。
四、實驗結論
由此我們不難推論，H1foo的異常表達影響了ES細胞的分化潛能。
已有研究報道H1foo基因是受到組織特異的DNA甲基化以及甲基化差異區域（T-DMR）的調控的, 而且在分化后的細胞中，H1foo的表達也嚴格的受到T-DMR DNA甲基化的抑制。細胞的分化也會改變基因組范圍內表觀遺傳學的特征，包括在T-DMR區域的甲基化以及去甲基化。那么H1foo的上述作用是不是和甲基化已有一定的聯系呢？
COBRA甲基化分析實驗證實，和上述的對照組相比，H1foo-ES組的甲基化確實在7天后的檢測中顯示受阻，這也說明了分化的停滯也是伴隨著從干細胞到分化狀態的甲基化變換的受阻（結果未顯示）。而且ChIP實驗結果也揭示了在T-DMR區域的高度甲基化和低甲基化位點都有H1foo的相伴，但也有一些高度甲基化的區域并沒有H1foo的結合，所以我們只能暫時命名這些H1foo偏好的區域為H1foo靶向區域，其他為非靶向區域。
進一步的研究更讓人吃驚，在H1foo靶向的區域內，低度甲基化的核酶敏感性比對照組GFP-ES高，說明這些區域有并不致密的結構。與此同時，在GFP-ES細胞中對核酶敏感的高甲基化區域，在H1foo-ES細胞系中卻產生了抗性。而那些非H1foo結合的區域都抗核酶消化。這說明了什么呢？---H1foo參與了核小體位點特異性的定位，因而導致了甲基化的變化。
謎底終于真相大白，這個實驗設計中涉及到了很多分子生物學的手段，譬如：RT-PCR,ChIP,COBRA, 唯一的激光共聚焦熒光成像圖片成了整篇文章中的可視化亮點。文中提到的YOKOGAWA公司的CV1000系列也是該公司2010年剛推出的轉盤式共聚焦的典范，2011年進入中國市場，它不僅可以兼容固定細胞切片，活細胞多時相長時間觀察，還可以做活組織切片培養，是目前實驗室必不可少的儀器工具之一。