首页 > 技术文章 > 胚胎干细胞多能性——高文献解读

胚胎干细胞多能性——高文献解读

2021-05-24 14:33:41

来源/作者:普拉特泽生物-医学整体课题外包

最近小编跟《Molecular Cell》杂志杠上了,作为《Cell》的子刊,刊出的文章对于基础研究实在很有学习和借鉴意义。

Q:这么爱学习,为什么不去看主刊?

A:你以为我不想,那是小编这种才情与智慧能看得懂的吗???!

话说回来,都CNSCNS的讲,但《Cell》是生物学专刊,《Nature》《Science》是综合期刊,C虽然分值当下不敌N/S,但在生物专业领域的影响力和认可度要高于NC

Cell在一个细胞里面讲故事,NatureScience则关心全宇宙的自然和科学。


话不多说上文章!


译:p53负调节lncRNA-PRESS1通过干扰SIRT6介导抑制的H3K56去乙酰化作用机制从而保护胚胎干细胞多能性

从标题看,该文涉及不少热点话题:

ØLncRNA

Ø组蛋白去乙酰化

Ø胚胎干细胞(也对复发癌症中肿瘤干细胞的功能有预测作用)


老规矩,奉上思路图。


本文Highlights:

1、p53在人胚胎干细胞分化过程中抑制LncPRESS1表达。

2、LncPRESS1控制着有利于胚胎干细胞多能性的转录网络。

3、LncPRESS1可作为诱饵来限制多能性基因启动子的SIRT6活性。

4、LncPRESS1可通过维持高乙酰化水平来控制人胚胎干细胞的多能性。


说人话就是:

p53可结合于LncPRESS(一个被作者命名的受p53调节的胚胎干细胞特异性的lncRNA合集)的启动子区,抑制lncPRESS的表达。其中,LncPRESS1是组蛋白去乙酰化转移酶SIRT6的“分子支架”,可募集SIRT6并将SIRT6选择性基因位点隔离,以维持H3K9H3K56的高乙酰化水平,保障胚胎干细胞的多能性。


先针对不太了解胚胎干细胞的小可爱们解释一下:


【人胚胎干细胞(hESC)】是从人类早期胚胎内细胞团分离出来的高度未分化的多能性细胞,具有无限增殖的能力,并经过有道可分化为不同类型的组织细胞。因此,人胚胎干细胞做作为立项的实验材料而应用于医学、生物学、药学等方面的研究。


【组蛋白修饰】包括组蛋白的甲基化、乙酰化、去乙酰化修饰,及其它修饰如:泛素化、磷酸化,和ADP核糖基化等。在人胚胎干细胞自我更新和分化中起着举足轻重的作用。


【组蛋白乙酰化和去乙酰化】组蛋白乙酰化和去乙酰化,分别由组蛋白乙酰基转移酶(HAT)和去乙酰基转移酶(HDAC)催化完成。HAT将乙酰辅酶Aacetyl-CoA)的乙酰基转移至核心蛋白氨基酸末端中特定的赖氨酸残基上,中和其电荷,使核小体DNA更容易接近于转录因子,而HAT充当转录辅激活因子,发挥基因转录调节的作用。而HDAC则发挥了与HAT相反的作用,将乙酰基从核心蛋白末端赖氨酸残基上转出,达到去乙酰基的目的。


SIRT6本文所研究的SIRT6,属于HDAC成员中的一种,是Sirtuin蛋白家族第6号成员,被公认为可将3号组蛋白K56K9的赖氨酸残基上的乙酰基团转出,有去乙酰基功能。其在正常细胞中的功能常与细胞分化、衰老有关;在肿瘤细胞中,常与应激下的细胞内炎症反应、糖酵解、脂代谢等有关。


Background:

胚胎干细胞在分化过程中通过染色质结构的变化,可以引发特定基因表达程序的表观遗传调控。但染色质改变与谱系特异性表观遗传程序的执行之间的联系机制目前还是未知的。


参与胚胎干细胞功能的一个关键的组蛋白翻译后修饰是组蛋白H3上的K9K56位点的去乙酰化是由SIRT6介导的,以抑制OCT4SOX2αNANOG的表达,并促进胚胎干细胞的分化。然而,限制胚胎干细胞中SIRT6活性以维持H3K56ac/K9ac多能性的机制尚未阐明。


肿瘤抑制因子p53积极参与人和小鼠胚胎干细胞的分化,目前对胚胎干细胞中p53功能的研究主要集中在确定p53介导的蛋白编码基因的调控上,对非编码基因的研究较少。


Results:

Fig 1P53在胚胎干细胞分化过程中对多个lncRNA的表达进行调控


作者通过干扰p53与对照组的RNA测序结果分析,成功得到了52501个转录本。筛选得到了275个在胚胎干细胞分化过程中有差异表达的LncRNAs。而表现出受p53调控的有102个。

由于p53在维甲酸诱导处理的胚胎干细胞中被激活,而p53抑制的LncRNA转录本可能具有多潜能特异性调节功能。因此,作者将这些LncRNAs统称为LncPRESS(Lnc p53 regulated andESC specific)


蛋白质编码基因的谱系特异性表达与细胞状态变化过程中改变的特定表观遗传背景相关系,作者将LncRNA图谱与人类胚胎干细胞中的活性(H3K4me3)和抑制性(H3K27me3)组蛋白标记进行了整合,发现基因组范围内的组蛋白修饰平均发生在lncRNA TSS(转录起始位点)上游和下游3.5 kb处。在可被p53激活的LncRNA中,H3K27me3LncRNA TSS上下游共7kb区域内的表达显著减少,而H3K4me3的增加。而可被p53抑制的lncRNAsTSS下游H3K27me3的低水平没有变化。