DPF2下调OCT4蛋白水平诱导人胚胎干细胞神经外胚层形成的研究

Formation of neuroectoderm (NE) is the basis for nervous system development. Human embryonic stem cells (HESCs) are a potential platform for in vitro dissection of huamn NE formation. Because NE formation from embryonic stem cells is supressed by OCT4, we speculate that down-regulation of OCT4 may induce NE formation.DPF2 interacts with OCT4 physiologically and is involved in nervous system development. Our preliminary data show that DPF2 promotes OCT4 ubiquitination and down-regulates OCT4, indicating DPF2 is a potential E3 for OCT4. However, how DPF2 induces NE formation from HESC through down-regulating OCT4 protein levels remains elusive. In this proposal, we plan to eatablish stable HESC cell lines using lentiviral infection of DPF2 shRNA and induce differentiation of the stable cell lines. The stable cell lines and differentiated derivatives, together with mice, are to be used to investigate whether DPF2 induces NE formation from HESC through downregulating OCT4 protein levels and the mechanisms involved in the above induction, at the overall, cellular and molecular levels, by using various techniques, such as RT-PCR, immunofluorescence, FACS, in vivo and in vitro ubiquitination assay, in situ hybridization and immnunohistochemistry. This study may provide a new insight and a new target for modulating HESC NE formation.

神经外胚层（NE）的形成是神经系统发育的基础。人胚胎干细胞（HESC）是研究人NE形成的体外平台。因为OCT4抑制胚胎干细胞的NE形成，我们推测下调OCT4可能诱导NE形成。已知DPF2和OCT4生理性结合，并参与神经系统发育。我们的预实验结果又提示DPF2通过泛素化下调OCT4，是OCT4的潜在泛素连接酶（E3）。但DPF2如何下调OCT4蛋白水平并诱导HESC的NE形成还不清楚。本项目拟以慢病毒感染DPF2shRNA方法建立HESC稳定细胞系，并诱导稳定细胞系分化，以稳定细胞系和稳定细胞系的分化衍生物为对象，结合小鼠整体试验，主要通过RT-PCR，免疫荧光，流式细胞术，体内、外泛素化，原位杂交和免疫组织化学等技术，在整体、细胞和分子水平研究DPF2通过下调OCT4蛋白水平诱导HESC的NE形成的作用和机制。此研究将为调控HESC的NE形成提供新思路和新靶点。

神经外胚层（NE）的形成是神经系统发育的基础。人胚胎干细胞（HESC）是研.究人 NE 形成的体外平台。因为 OCT4 抑制胚胎干细胞的 NE 形成，我们推测下调 OCT4 可能诱导 NE 形成。DPF2是一潜在泛素连接酶，已知 DPF2 和 OCT4 生理性结合，并参与神经系统发育。但 DPF2 是否下调 OCT4 蛋白水平并诱导 HESC 的 NE 形成还不清楚。本项目以慢病毒感染 DPF2-shRNA 方法建立 HESC稳定细胞系，并诱导稳定细胞系定向NE分化，主要通过 RT-PCR，免疫荧光，体内、外泛素化和免疫组织化学等技术，在整体、细胞和分子水平研究 DPF2 通过下调 OCT4 蛋白水平诱导 HESC的 NE 形成的作用和机制。研究发现： DPF2是 OCT4 的潜在泛素连接酶（E3）。DPF2在体内和体外可促进OCT4的泛素化，而且DPF2主要通过促成OCT4第48位赖氨酸链接产物而降解OCT4，还能调控OCT4在细胞核内的分布，其作用依赖于DPF2的第二个PHD结构域。RA诱导的H9细胞分化引起OCT4下调和DPF2的表达上调。进一步研究表明慢病毒介导的DPF2敲除或敲低条件下，RA诱导的H9细胞内OCT4下调受到抑制。此外， 我们还发现DPF2敲除或敲低条件下，小鼠P19细胞和人H9细胞定向NE分化均受到抑制， NE特征性蛋白PAX6不再表达。上述结果提示DPF2通过下调OCT4蛋白水平促进RA诱导的NE分化，将为调控 HESC 的 NE 形成提供新思路和新靶点。