MSL和NSL组蛋白乙酰基转移酶复合物在人胚胎干细胞自我更新和分化中作用的研究

Embryonic stem cells (ES cells) are derived from the inner cell mass of a blastocyst, an early-stage embryo. ES cells maintain self-renewal and the potential differentiation into all cell types. Histone modifications play important roles in the maintenance of ES cells self-renewal and pluripotency. MOF, a major histone acetyltransferase in H4K16, forms at least two distinct multiprotein complexes in human cells (MSL and NSL complex). Recent studies identified MOF was a key regulator of the mouse ES cells core transcriptional network. However, the precise mechanism that MOF/MSL and MOF/NSL complex contributes to human ES cells pluripotency remains unclear. Here, we will present evidence by knockdown/overexpression, DNA microarray and ChIP-seq approaches to further understand the functions of MSL and NSL complex in the maintenance of ES cells self-renewal and pluripotency. This study will help to reveal the molecular mechanism in maintaining the pluripotency of ES cells and provide insight into ES cells application.

胚胎干细胞（ES 细胞）是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，具有体外培养无限增殖、自我更新和分化全能性的特性。组蛋白修饰对ES细胞上述特性的维持具有重要作用。组蛋白乙酰基转移酶MOF是乙酰化组蛋白H4K16位点主要的酶，在体内可以形成MSL和NSL复合物。目前发现MOF是小鼠ES细胞核心转录网络的关键调控因子，但是对MOF及其形成的 MSL和NSL复合物在人ES细胞中的功能及其调控机制仍知之甚少。本项目拟以人ES细胞为研究对象，通过诱导其到不同分化阶段，利用RNAi和过表达方法，并结合DNA芯片以及ChIP-seq等技术，系统地阐明MOF/MSL和MOF/NSL复合物在人ES细胞自我更新和分化中的作用，并深入研究在此过程中MOF对MSL和NSL复合物的依赖性。本项目的实施将有助于完善对ES细胞自我更新和分化调控网络的认识，也为今后ES细胞的应用提供理论依据。

组蛋白乙酰基转移酶MOF是体内乙酰化组蛋白H4第16位赖氨酸主要的酶，细胞中敲低 MOF 不但使 H4K16 位点的乙酰化水平显著降低，还可导致基因组不稳定、细胞周期阻滞、某些基因转录水平的降低以及 DNA 损伤修复障碍等。小鼠中 MOF 的敲低还能够引起早期胚胎致死和自发的染色体畸变。哺乳动物细胞中的 MOF 作为催化亚基，至少参与形成两种不同的多蛋白复合物，即MSL和NSL复合物。MSL和NSL复合物除了组成结构不同外，催化的底物也不同，提示MOF形成的两种复合物在细胞内功能的多样性和复杂性。ES 细胞从自我更新到定向分化，其转化过程中所伴随着的细胞形态和功能的改变，是由基因的差异表达所决定的。即在 ES 细胞分化过程中，与自我更新相关的基因表达是沉默的，而与细胞分化相关的基因被转录激活。本项目中，我们初步发现在人胚胎干细胞中MOF /MSL和MOF /NSL复合物的核心亚基能参与调控多能性基因的表达。而在人胚胎干细胞定向心肌分化过程中，MOF /MSL 复合物和MOF/NSL复合物也参与调控与分化相关基因的表达。为今后针对胚胎干细胞的基础研究和应用研究提供理论基础。