转录因子Tbx3在胚胎干细胞中的功能和参与表观遗传调控的机制研究

胚胎干细胞具有自我更新能力，同时也可以分化为各种各样的成体细胞，从而具有分化的全能性。目前，人们还不十分清楚胚胎干细胞维持其分化潜能的机制。Tbx3是在胚胎干细胞中参与全能性维持的重要转录因子。我们实验室通过初步的研究发现，Tbx3还参与了胚胎干细胞分化潜能的维持。Tbx3也表达于分化的原始内胚层细胞。过表达Tbx3激活了原始内胚层基因的表达，RNA干扰下调Tbx3的表达量则降低了原始内胚层基因的表达量。我们还发现，Tbx3调控了胚胎干细胞中特定基因的H3K27me3的修饰。进一步深入研究Tbx3调控胚胎干细胞分化潜能和表观遗传修饰的功能和机制，对于指导人们更好地进行胚胎干细胞的分化和iPS细胞诱导等研究，都具有非常重要的理论和实践意义。

胚胎干细胞是胚胎发育着床前囊胚内细胞团在体外建系得到的，因其具有体外特定培养条件下可以维持无限的自我更新能力同时保有往三胚层来源的各组织细胞以及生殖细胞分化的全能性这两大属性，使其成为体外研究胚胎发育的重要细胞材料以及临床上再生医学的潜在细胞来源。关于胚胎干细胞的相关分子调控的机制研究近年来受到越来越多的关注，其中转录因子的调控是胚胎干细胞调控的重要方面。转录因子Tbx3是胚胎干细胞自我更新相关的标记基因，研究表明，Tbx3在胚胎干细胞自我更新的维持和往特定胚层分化过程中具有双重作用。体外过表达Tbx3可以使胚胎干细胞在撤白血病抑制因子LIF条件下维持自我更新状态，Tbx3的缺失使胚胎干细胞呈现分化表型；同时，过表达Tbx3又可以促进胚胎干细胞往胚外内胚层的命运决定，在此过程中，胚外内胚层的关键功能基因Gata6受到Tbx3的激活，相关的机制研究显示，Tbx3可以直接结合到Gata6的启动子区域直接调控其基因表达，另外Tbx3可以通过抑制H3K27me3相关的蛋白复合物PRC2在Gata6启动子区域的结合从而移除该组蛋白修饰。.但是，目前关于Tbx3在胚胎干细胞自我更新维持中的相关分子机制仍知之甚少，因此我们首先通过蛋白组学分析获得了Tbx3在胚胎干细胞中相互作用的候选蛋白。我们在其中发现了两个染色质重塑子CRF1和CRF2，通过一系列实验证明了Tbx3和这两个蛋白之间存在相互作用。由于CRF2在胚胎干细胞中的作用并不明确，我们通过实验确定了CRF2表达缺失会导致胚胎干细胞的增殖能力下降、早期凋亡增加、分化相关的基因表达上升。并且，在体外诱导胚胎干细胞分化过程中，CRF2表达缺失会促使分化基因的更快上调，从而促进分化进程。对CRF2 RNA干扰的基因芯片分析结果印证了我们功能实验的结果。另外，我们通过全基因组结合位点的分析发现，Tbx3和这两个染色质重塑子共同结合了一部分跟胚胎干细胞自我更新相关的基因，并且这部分基因占Tbx3全基因组结合的很大一部分，这提示这两个染色质重塑蛋白在Tbx3对胚胎干细胞的调控中有重要作用。另外，我们准备结合芯片分析在Tbx3和其相互作用蛋白共同调控中发挥重要功能的下游基因，这一部分工作尚在进行中。.此项研究拓展了转录因子调控胚胎干细胞命运决定的分子机制，揭示了转录调控和表观遗传调控的共同作用对于基因表达调控的重要性。