Nac-1对c-Myc和Klf4基因的转录调控及其调节ES细胞多能性的分子机制

胚胎干细胞（ESCs）多能性的维持依赖于转录因子的精细网络调控，对其机制的研究将推动组织工程、胚胎发育、肿瘤及iPS细胞技术的发展。Nac-1是POZ/BTB基因家族成员，与多种肿瘤的复发及预后不良有关。我们近期的研究发现其对ES细胞多能性具有重要的调控功能，并且能调节c-Myc和Klf4基因表达，但相关的分子机制还不清楚。本课题以探讨Nac-1调节ES细胞多能性的分子机制为主线，①阐明Nac-1的转录调控功能及对c-Myc和Klf4的调节机制；②探讨Nac-1对ES细胞多能性的调控与关键信号通路、核心及Myc网络的关系；③解析Nac-1的转录调控网络，力图找到其下游起关键调节作用的基因。本课题不仅对明确Nac-1基因的新功能、丰富对ES细胞多能性调控机制的了解有意义，还将为iPS细胞重编程以及肿瘤干细胞（CSC）相关机理的研究提供新思路和理论依据。

胚胎干细胞（ESC）来自胚胎内细胞团，能通过体外培养保持自我更新和多向分化潜能。对ESC多能性调控机制的研究是产生iPS细胞（induced pluripotent stem cells）技术的根本动力，也必将推动组织工程、胚胎发育及肿瘤等诸多领域的发展。ESC多能性受到信号通路、转录因子与表观遗传修饰的协同调控，其中，转录因子网络是决定ESC命运的关键。本课题旨在解析网络核心成员Nac1与Dax1对ESC多能性的调控功能并探讨相关分子机制，我们发现：(1). Dax1与Nanog在功能上相似，但各自独立，能相互弥补但又不能完全代替；Dax1是防止Nanog-low ESC分化的必要条件，其机制是直接抑制Gata6转录，阻止ExEn分化；ESC多能性状态的稳定以及诱导重编程多能性的获得均依赖Dax1和Nanog的协同作用（上述研究已作为论著在Nature Communications杂志发表）。(2). 在LIF条件下，Nac1促进ESC自我更新，其机制与上调Klf-4和c-myc转录有关；在无LIF条件下，只有Nac1 分子POZ/BTB结构域过表达的ESC能维持自我更新；降低Nac1表达导致中胚层分化，但ESC向内、外胚层分化依赖Nac1的作用；这些结果提示Nac1在ESC不同多能性状态可能发挥不同功能。本项目为深入解析ESC多能性核心网络的调控机制提供了重要线索，是了解ESC可塑性并实现人工操控的基础，其研究价值必将在干细胞生物学的相关领域得到体现。