锌指蛋白Zfp281维持胚胎干细胞分化潜能的转录调控机制和生物学特性研究

胚胎干细胞(ESC)具有分化潜能和自我更新能力，但人们还不了解干细胞的分化潜能是如何得以维持的。维持ESC的分化潜能需要许多转录因子和信号分子的参与。认知ESC的转录调控分子机制，可定向诱导干细胞分化为特定细胞类型，或将体细胞重编程而制备病人特异性干细胞(iPS)。本研究是在以往申请者相关工作的基础上(Stem Cells,2008,26:2791)，拟在以下几方面对新发现的ESC分化潜能相关转录因子Zfp281进行基因功能研究：(1)用蛋白质免疫沉淀和质谱分析，研究Zfp281结合蛋白并绘制其蛋白调控网络；(2)利用染色质免疫沉淀和基因芯片技术，全基因组寻找并制图Zfp281在三种胚泡起源干细胞系：TS 、XEN和ESC调控的靶基因群组，绘制其转录调控网络；(3)利用基因敲出技术研究Zfp281基因对鼠组织和胚胎发育的影响；(4)研究Zfp281基因在体细胞重编程中的作用及其分子机制。

胚胎干细胞(ESC)具有分化潜能和自我更新能力，但人们还不了解干细胞的分化潜能是如何得以维持的。维持ESC 的分化潜能需要许多转录因子和信号分子的参与。认知ESC 的转录调控分子机制，可定向诱导干细胞分化为特定细胞类型，或将体细胞重编程而制备病人特异性干细胞(iPS) 。本研究是在以往申请者相关工作的基础上(Stem Cells,2008,26:2791)，对ESC 分化潜能相关转录因子Zfp281 进行基因功能研究：(1)用蛋白质免疫沉淀和质谱分析，研究Zfp281 在胚胎干细胞的结合蛋白，目前初步研究结果发现Zfp281在胚胎干细胞和滋养外胚层（TS）细胞中，能与多种重要的干细胞功能蛋白相结合，在这两种胚泡发育阶段的胚胎干细胞的蛋白网络调控中扮演重要角色。在胚胎干细胞中发现一些重要的蛋白，如Oct4、Nanog、Sox2等，均能与Zfp281在蛋白质水平相互作用。在TS细胞中发现Zfp281能与Cdx2等蛋白分子相互作用。(2)利用染色质免疫沉淀和测序技术，全基因组研究转录因子Zfp281在滋养层干细胞（TS）中所调控的靶基因群组。结果提示Zfp281基因在胚泡起源的滋养外胚层的TS细胞中能通过调控不同的靶基因群组而实现对TS细胞的转录调控。在TS细胞所结合的靶基因群不同于在ES细胞中所结合的靶基因，提示可能Zfp281在不同的干细胞中通过调控不同的靶基因来实现对干细胞的转录调控。如在TS细胞中Zfp281能结合到Cdx2基因的调控区域上，但是在ES细胞中Zfp281却不能结合到Cdx2基因上。也提示可能Zfp281是否能与靶基因相结合，需要其它蛋白分子的作用，共同调控目的基因的表达。研究胚胎干细胞分化潜能维持的分子机制，是当今国际上的研究热点之一。该研究可深入认识胚胎干细胞增殖、分化和发育过程中影响细胞表型的分子遗传机制，为阐明干细胞定向分化和多潜能维持的分子机制，提供理论依据和奠定实验基础。