胚胎干細胞特征性標志物Aire的發(fā)現(xiàn)和功能研究.pdf

1、胚胎干細胞(ESCs)是重要的多潛能干細胞類型，具有體外無限自我更新以及向三胚層所有細胞譜系分化的能力，是細胞分化機制研究的良好模型，也是再生醫(yī)學細胞治療的重要細胞來源，是最重要的干細胞類型之一。明確ESCs的分子特征，發(fā)現(xiàn)新的胚胎干細胞特征性標志物并解析其功能具有重要的價值。
　　 傳統(tǒng)的理論認為ESCs分子特征與自我更新維持依賴于ESC特異性基因的持續(xù)活化以及組織特異性基因的表達抑制。然而，最近的研究對于這個經(jīng)典的模型提出了

2、挑戰(zhàn)和修正。具有開放的染色體結構、在mRNA水平上廣泛表達組織特異性基因已經(jīng)被廣泛認可為ESC的一個重要的分子特征，并且與ESCs自我更新的維持以及體細胞重編程獲得多潛能性的過程具有功能相關性。然而在本研究的結果發(fā)表之前，這種mRNA水平上的廣泛表達能否翻譯到蛋白質水平，以及ESC中是否存在特殊的標志性廣泛表達調控因子這兩個問題是不清楚的。這阻礙了ESC廣泛表達分子特征的功能意義的確認和調控機理的研究。
　　 在本研究中我們首先

3、通過表面蛋白質組學的方法，解析了小鼠胚胎干細胞(mESCs)，人胚胎干細胞(hESCs)和被認為與ESC有較強表達相似性的生殖細胞-人精子(hSperm)的表面蛋白質組。獲得了當時覆蓋蛋白數(shù)量最廣的ESCs和Sperm表面蛋白質組學數(shù)據(jù)。經(jīng)過生物信息學分析和實驗驗證結果顯示，ESCs和Sperm廣泛表達多樣的功能性和組織特異性表面蛋白。許多功能性和組織特性表面蛋白在ESCs和Sperm上的表達是異質性的并且特定蛋白的表達細胞的比例具有一

4、定的穩(wěn)定性。
　　 在此基礎上，我們發(fā)現(xiàn)胸腺髓質上皮細胞(mTEC)廣泛基因表達(PGE)的核心調控因子自身免疫調控因子[Autoimmuneregulator(Aire)]特征性的表達于ESCs中?；虮磉_分析和組蛋白修飾免疫染色結果顯示Aire在ESCs中促進四千余種組織特異性基因的表達并且與開放的染色體結構相關。基因修飾研究結果顯示Aire在ESC自我更新和體細胞重編程為iPS細胞的過程中具有重要的功能。進一步的研究顯示，

5、Aire通過促進Lin28基因的表達，進而抑制分化促進性的let-7家族小RNA的成熟，是Aire促進ESCs自我更新的一種重要的分子機制。這些結果說明Aire是一種新的ESCs標志物并且在ESC廣泛表達調控和自我更新中具有重要功能。
　　 綜上所述，本研究首先闡明了廣泛表達功能性和組織特異性表面蛋白是ESCs和生殖細胞共有的一種重要的分子特征，提示ESCs的廣泛基因表達具有功能意義。首次將廣泛表達特征及其調控分子與多潛能性維持