MeCP2调节肝细胞G0-G1过渡与肝再生及机制研究

The classical mouse model of liver regeneration (LR) after partial hepatectomy (PH) is a unique model allowing us to explore the organized mechanism which controls the G0-G1 transition and regulates cell cycle in vivo. However, the precise regulation mechanism of G0-G1 switch remains unclear. Chromatin immunoprecipitation-Mass spectrometry (ChIP-MS) is a recently developed novel technology to identify unprecedented proteins associated with genomic regions marked by modified histones. Combined the proteomics data from ChIP-MS, ChIP-seq and RNA-seq analyses of the mouse liver regeneration model, our previous study unveiled a novel factor, Methyl-CpG binding protein 2 (MeCP2), which is pivotal for the G0-G1 transition of quiescent hepatocytes, probably by regulating Jun-B expression. It implies that the MeCP2 plays an essential role in the G0-G1 transition and liver regeneration via cell cycle regulation. In this study, we aime to determine the role of MeCP2 in G0-G1 switch in liver regeneration through the liver specific MeCP2 knockout mouse model and explore the underlying mechanisms through transcriptional regulation analysis technology. These studies will extend our mechanistic understanding on cell cycle regulation and provide a new strategy for liver regeneration.

小鼠部分肝切后的再生过程是在体研究静息细胞G0-G1转变与细胞周期调控的经典模型，但影响这一过程的转录调控机制仍未阐明。近年发展的染色质免疫共沉淀-质谱(ChIP-MS)分析技术可在基因组区域发现与修饰组蛋白结合的转录调控分子。课题组前期研究中对小鼠肝切后再生模型进行ChIP-MS、ChIP-seq和RNA-seq联合分析，筛选到受H3K27ac控制的甲基CpG结合蛋白2（MeCP2）可能在静息期肝细胞G0-G1的过渡中起重要作用，且发现MeCP2可能通过调节Jun-B表达影响肝细胞G0-G1过渡，提示MeCP2在细胞周期进程G0-G1过渡与肝再生过程中起重要作用。本项目拟通过肝细胞敲除MeCP2的小鼠与细胞模型，确定MeCP2在肝再生时静息期细胞G0-G1过渡中的作用，并通过转录调控分析技术，深入探讨其作用的细胞与分子机制，为细胞周期调控理论提供新观点，为促进肝脏再生提供新的潜在靶点。

细胞静息是一种可逆的非增殖期状态。静息细胞并响应某些内在或外在信号时，可被重新激活进入活跃的周期循环状态。从静止到增殖的转变伴随着转录水平的动态变化，代谢和增殖动力学的精细调控。正常小鼠的肝细胞处于静息期状态，其独特的再生能力使肝脏成为研究细胞静息退出分子机制的理想体内模型。当静息期细胞重新进入细胞周期时，肝细胞的增殖能力强于代谢潜能，以满足快速的肝脏生长需求。然而，在G0 / G1期转换过程中，活跃的代谢状态是如何被改变，以及具体的下游机制仍有待阐明。甲基CpG结合蛋白2 ( Mecp2 )作为一种染色质结合蛋白，在基因表达调控中发挥多种作用，包括转录激活和抑制、RNA剪接、染色质重塑和染色质结构的调控等。然而，Mecp2是否对静息退出和细胞周期重启有影响目前尚不清楚。.在本研究中，我们利用损伤诱导的肝再生小鼠模型和静息退出的细胞模型，发现MeCP2蛋白在G0 / G1转换过程中急剧减弱，并在细胞周期的G2/M阶段逐渐恢复表达。有趣的是，在体内和体外模型中，Mecp2表达的急剧下降对于响应外部刺激的静息期退出是必须的。此外，E3连接酶Nedd4有助于Mecp2在静息退出时的泛素化降解，从而加速退出静息期的速度。在机制上，Mecp2在转录水平调节增殖和代谢基因的表达来控制静息退出。利用Chip-seq技术，鉴定到许多核受体基因是在静止细胞是Mecp2的新激活基因。我们选取Rara和Nr1h3进行后续验证，敲减Rara和Nr1h3这2个基因可以模拟Mecp2缺失表型，从而促进在外界刺激下的静息退出。总之，我们的研究发现Mecp2通过靶向几个核受体代谢基因在调节静息退出中发挥负调控作用。