《RYBP對體細胞重編程的調控及其機理研究》是依託山西大學，由姚明澤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：RYBP對體細胞重編程的調控及其機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚明澤
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
PcG蛋白是幹細胞維持及發育過程的重要轉錄因子。RYBP是非經典型PRC1複合物的核心亞基。RYBP-PRC1在調節組蛋白H2A泛素化修飾和胚胎幹細胞自我更新及分化等方面具有重要的生物學功能，而它們對體細胞重編程的調控作用未見報導。我們最近結果表明RYBP可以顯著促進重編程。本研究將採用蛋白純化、基因組學、轉錄組學以及生物信息學等研究手段，挖掘出與RYBP相互作用的蛋白質；鑑定出RYBP所調控的下游基因和信號通路；解析RYBP介導的組蛋白H2A泛素化修飾在重編程過程中對DNA結合位點分布的影響；重點對RYBP促進重編程的內在分子機理進行深入研究。該研究有助於我們加深理解體細胞重編程的調控機制，並進一步豐富PcG蛋白的生物學功能。
結題摘要
多梳蛋白複合物參與基因轉錄調控的抑制，在基因的表達調控和動物的發育過程起著至關重要的作用。本課題研究RYBP在體細胞重編程過程中通過與RNA結合蛋白DDX5協同參與細胞重編程。闡明了Ddx5-microRNA-125b-Rybp在細胞命運調控的新機制。研究發現在敲除DDX5的細胞中增強了RYBP的蛋白表達，從而增加了H2AK119ub1依賴的胚層基因的抑制，有利於成纖維細胞向誘導多能幹細胞的重編程過程。此過程通過一部分RYBP與多梳抑制複合物1（PRC1複合物）形成複合物RYBP-PRC1，而另一部分RYBP與多能性因子OCT4形成複合物RYBP-OCT4。組蛋白去甲基化酶KDM2B是OCT4的下游基因，對重編程有促進作用。我們發現在重編程過程中RYBP是OCT4和KDM2B的上游調控者，RYBP通過招募OCT4到組蛋白去甲基化酶基因KDM2B的啟動子區，並激活內源多能性基因的表達從而促進體細胞重編程。本課題的完成揭示了RYBP在調控細胞重編程的重要性及闡明了Ddx5-microRNA-125b-Rybp上下游關係在體細胞重編程中的分子機制。 此外，在以上課題開展過程中，意外的鑑定出與多梳蛋白RYBP密切相關的另外一個非經典的多梳蛋白亞基PCGF5。其對於小鼠胚胎幹細胞向神經分化是必須的。研究發現敲除PCGF5雖然不影響幹細胞的乾性維持和自我更新，但卻顯著抑制了胚胎幹細胞向神經前體細胞分化。在幹細胞向神經外胚層定向分化過程中，PCGF5可以通過RING1B依賴的泛素化負向調控SMAD2/TGF-β信號通路，而敲除PCGF5導致分化過程中SMAD2/TGF-β信號通路被激活，並且阻礙了神經相關基因組蛋白修飾H2AK119ub1和H3K27me3在分化過程的消減，使幹細胞向神經前體細胞分化受到抑制。此外，發現PCGF5在基因組上更多與激活相關的組蛋白修飾有共定位。這一研究結果表明在神經分化過程中，PCGF5一方面通過發揮PRC1複合物的功能抑制SMAD2/TGF-β信號通路，另一方面參與調控神經分化相關基因激活，進而調控幹細胞向神經前體細胞分化的進程。綜上，通過本項目的完成，有助於豐富和補充PcG家族的新功能，加深理解高等生物發育過程中表觀遺傳調控機制。
