组蛋白去甲基化酶FBXL11对牙齿间充质干细胞功能的调控作用研究

FBXL11是一个新的组蛋白去甲基化酶。本课题组前期的工作提示FBXL11可能具有调节间充质干细胞增殖分化的重要作用。本研究在牙齿间充质干细胞上，采用构建FBXL11过表达和FBXL11shRNA的慢病毒质粒，包装病毒，分别感染细胞获得FBXL11过表达和基因敲除的稳定转染细胞系来研究FBXL11对牙齿间充质干细胞体内和体外生物学性能的影响，从而发现该基因对牙齿间充质干细胞定向分化功能的调控作用。同时利用基因芯片和候选基因直接筛查的方法确定FBXL11的下游基因，并应用生物信息学方法分析下游基因结构、功能、转录起始区域染色体的序列及蛋白结构，应用IP、CHIP等方法来揭示其对牙齿间充质干细胞分子调控机制。本研究通过FBXL11对牙齿间充质干细胞的功能研究，有望获得间充质干细胞程序性再激活的重要实验依据，为重起间充质干细胞增殖分化提供理论依据。

间充质干细胞介导的口腔颌面组织再生过程中干细胞增殖分化的分子调控机制尚不清楚。通过对牙源性间充质干细胞增殖及定向分化的调控机制研究，我们发现组蛋白去甲基化酶FBXL11抑制牙源性间充质干细胞的成骨/成牙本质分化。证实表皮生长因子EREG是一个FBXL11和BCOR的共同的靶基因，FBXL11和BCOR形成蛋白复合体通过表观遗传的机制调节EREG的表达和功能。同时还发现FBXL11在牙源性间充质干细胞中负调控NFkB信号，表明FBXL11在牙源性间充质干细胞中抑制NkFB信号通路，NFkB信号通路可能参与FBXL11对牙源性间充质干细胞的功能调控。同时基因敲除FBXL11增强了牙源性间充质干细胞成脂肪和成软骨的分化潜能，并且发现干细胞干性相关基因SOX2和胚胎干细胞的主要转录因子Nanog的表达显着增加。此外，我们还发现基因敲除FBXL11共接合蛋白 BCOR也上调SOX2和NANOG的基因表达。染色质免疫共沉淀结果显示基因敲除FBXL11增加了组蛋白H3K4的三甲基化从而促进SOX2和NANOG的表达。研究结果表明，沉默FBXL11可以通过上调SOX2和NANOG的表达促进牙源性间充质干细胞的成脂肪和成软骨的分化潜能，BCOR作为辅助因子也参与其中的调节。此外，我们发现基因敲除FBXL11可以抑制牙源性间充质干细胞细胞增殖，并且阻滞了细胞周期G1/S期的进展；进一步研究发现基因敲除FBXL11可以通过去抑制细胞周期蛋白依赖性激酶抑制基因-P15INK4B和p27Kip1蛋白，从而促进其表达。此外，染色质免疫共沉淀实验表明，沉默FBXL11可以增加p27Kip1和P15INK4B启动子区域的组蛋白H3K4的三甲基化并调节其基因表达。研究结果表明，FBXL11是一个H3K4去甲基化酶，可以通过表观遗传机制调节细胞周期蛋白P15INK4B和p27Kip1调控牙源性间充质干细胞的细胞增殖。.通过上述研究我们揭示了控制人类成体干细胞功能的表观遗传机制，对增强间充质干细胞的功能提供了可能的靶基因并可扩展其临床应用，为重起间充质干细胞增殖分化等功能提供了理论依据。