豬體細胞到iPS細胞重編程過程中DNA甲基化的動態變化

《豬體細胞到iPS細胞重編程過程中DNA甲基化的動態變化》是依託吉林大學，由李子義擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：豬體細胞到iPS細胞重編程過程中DNA甲基化的動態變化
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李子義
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

DNA甲基化與染色質修飾在基因組層面對表觀遺傳控制發揮重要作用，它們決定著染色質結構與基因表達。最近發現的5-羥甲基胞嘧啶(5hmC)可能有助於理解表觀遺傳控制的過程。小鼠中三種雙加氧酶Tet1, Tet2和Tet3都能介導5-甲基胞嘧啶（5mC）轉化為5hmC。因此Tet家族基因可能與多能性狀態相關，並且對於多能性的維持起重要的作用。我們的研究結果顯示Tet3介導的5mC到5hmC的轉變過程參與小鼠雄原核和甲基化質粒的主動去甲基化。誘導多能幹細胞(iPS)的出現，為研究體細胞重編程和疾病治療提供了一個嶄新的方法。目前iPS誘導過程中表觀遺傳學的動態變化過程還不清楚。本項目在我們前期研究工作的基礎上，通過分析iPS誘導過程中DNA甲基化的動態變化，旨在確定iPS細胞誘導過程中外源基因和內源基因甲基化的動態變化過程，並對Tet家族基因在iPS細胞誘導以及iPS多能性維持中的作用進行深入研究。

結題摘要

誘導多能幹細胞 (iPS) 開創了再生醫學研究的新領域，對生物醫學研究和畜牧業生產具有重要意義，但誘導效率低、細胞重編程機制不清仍是制約其套用的瓶頸。本項目利用誘導多能幹細胞技術以及RNA干擾技術，旨在研究Tet1基因在豬iPS特性維持中的作用。主要研究結果如下：（1）將豬胚胎成纖維細胞（PEF）重編程為piPS。piPS克隆表達OCT4、SOX2、NANOG、REX1和SSEA4等幹細胞標記。piPS在體外能形成表達三胚層標記基因Afp、Bmp4、Gfap的擬胚體。piPS在裸鼠皮下形成畸胎瘤，擬胚體包括外胚層起源的神經上皮，中胚層起源的血管、橫紋肌，內胚層起源的濾泡樣結構；（2）篩選出了2種能有效干擾Tet1表達的siRNA。Tet1表達下調後，piPS失去自我更新狀態，開始分化並影響基因表達。其中譜系分化相關基因Pitx2、Hand1、Gata6和Lef1表達上升，多能性相關基因Lefty2、Klf2、Sox2表達下降；（3）Tet1表達下調後，影響piPS中DNA甲基化狀態，其中Oct4、c-Myc啟動子區域5mC含量明顯上升，Sox2、Nanog啟動子區域5mC含量沒有變化，Klf4啟動子區域5mC含量輕度上升；全基因組水平的5mC含量上升，而5hmC含量下降。本項目通過研究siRNA瞬時干擾piPS中Tet1基因表達後DNA甲基化及基因表達的狀態，證實了Tet1基因在piPS多能性維持中發揮重要作用，為闡明豬iPS多能性網路調控和維持機制提供了重要的理論和實驗依據。