Sall4在早期胚胎髮育和細胞重編程中的作用機制

《Sall4在早期胚胎髮育和細胞重編程中的作用機制》是依託同濟大學，由陳嘉瑜擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：Sall4在早期胚胎髮育和細胞重編程中的作用機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳嘉瑜
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

轉錄因子Sall4在ES細胞和iPS細胞中高水平地表達，它是Spalt（sal）家族成員具有典型的C2H2雙鋅指結構。人SALL4基因的突變可引起常染色體顯性遺傳性疾病Okihiro綜合症。我們前期的研究成果表明，Sall4蛋白具有DNA甲基化和羥甲基化結合活性；在受精卵中特異性地富集於雌雄原核內；其表達抑制可致ES細胞分化；而在體細胞重編程中，Sall4過表達可顯著提高iPS效率。由此，我們推測Sall4在早期胚胎髮育和體細胞重編程中扮演著重要角色。本課題擬通過CRISPR/Cas9技術建立Sall4條件性敲除小鼠模型，探索Sall4是否參與雄原核去甲基化並揭示其在早期胚胎髮育中的作用。此外，我們將以體細胞重編程為研究平台，從基因表達、表觀遺傳和分化潛能等方面，揭示Sall4在細胞多能性建立和幹細胞調控網路中的作用機制，為推進胚胎幹細胞和誘導型重編程技術的臨床套用提供理論基礎。

結題摘要

在本項目的資助下，我們利用CRISPR/Cas9基因編輯系統，通過建立Sall4基因條件性敲除和基因標記小鼠模型，以早期胚胎髮育為研究對象，揭示了Sall4參與調控早期卵母細胞發育的表觀遺傳機制。 我們首先成功建立了Sall4-mCherry螢光標記小鼠，揭示了Sall4在早期卵母細胞發育及受精後胚胎髮育中的動態變化規律。隨後，我們成功建立了Sall4loxp/loxp小鼠，並與Zp3-Cre和Gdf9-Cre小鼠交配，獲得了Sall4母源性敲除小鼠，並證實該小鼠不育。進一步的研究發現，Sall4敲除的卵細胞都停滯在GV期，且幾乎不能發生GVBD。單細胞的轉錄組分析證明了Sall4敲除的卵細胞轉錄組嚴重異常，且Sall4能夠通過調控Kdm5b、Kdm6a和Kdm6b的表達，影響卵母細胞H3K4me3和H3K27me3水平，進一步造成轉錄組紊亂。此外，我們還利用RRBS等檢測，發現Sall4敲除的卵細胞處於低甲基化狀態，且對發育非常重要的gDMR區和ICR區域上幾乎完全缺失了甲基化。總之，該研究揭示了Sall4作為重要的轉錄因子和表觀遺傳調控因子參與卵母細胞成熟的分子機制。此項目相關研究成果發表在Journal of Biological Chemistry和Molecular Cell等國際知名學術期刊上，提升了我國在該領域的影響力。