华东师大等Cell子刊发表干细胞新成果

　　最近，华东师范大学、美国国立卫生研究院、宾州州立大学医学院和加州大学洛杉矶分校等处的研究人员在Cell期刊旗下的《Stem Cell Reports》杂志在线发表了一项最新研究成果“Transcriptional Repression by the BRG1-SWI/SNF Complex Affects the Pluripotency of Human Embryonic Stem Cells”，该研究对转录抑制影响hESCs自我更新和分化的分子机制，提供了有价值的见解。

　　本研究通讯作者为华东师范大学生命医学研究所博士生导师王媛，其1993年获山东医科大学医学学士学位，1996年获中国预防医学科学院医学硕士学位，2002年获美国波士顿大学分子与细胞生物学及生化学博士学位，2002年到2008年先后在美国麻省理工大学、哈佛大学医学院及国立环境卫生研究院做博士后研究。主要致力于胚胎干细胞表观遗传学以及胚胎器官发育机制的研究，已在国际核心期刊发表论文10余篇，包括Nature，PNAS，Blood等一流期刊，其研究论文他引达200多次。2008年受聘为华东师范大学教授。2009年3月回华东师范大学生命医学研究所担任生物医学教授、博士生导师，并成立了干细胞生物学实验室。回国9个月后已主持干细胞生物学领域973重大发展研究计划子课题1项，国家自然科学基金面上项目1项，并获上海市教委科研创新项目资助。

　　胚胎干细胞（ESCs）最初来源于内细胞团。它们是多能性细胞，能够自我更新并分化成多种类型的细胞。小鼠ESCs（mESCs）具有一个独特的染色质总体结构，特点是高动力性的可塑性和二价结构域，由谱系特异性基因启动子区域中的活性H3K4me3和抑制H3K27me3标记。在人类ESCs（hESCs）中，H3K4me1、H3K27ac和p300标记的染色质位点，最近被确定为可驱动基因表达的活性增强子。从自我更新到分化的转换，需要多个表观遗传学因子的参与，包括染色质调节、非编码RNA和组蛋白修饰。

　　其中一个因子——SWI/SNF，是一个大的染色质重构复合物，仅仅包含BRG1或BRM作为催化ATP酶亚基，可驱动DNA核小体结构的改变，从而调节基因转录。先前的研究表明，删除BRG1或SWI/SNF复合体的核心亚基，例如BAF155和BAF47，可引起围植入杀伤力，表明SWI/SNF复合物是体外保持全能性所必需的。

　　此外，SWI/SNF组件不足也影响各种类型细胞的发展潜力（例如神经元细胞、造血干细胞和生殖细胞），支持这一概念：SWI/SNF复合物在组织发育过程中起着重要的作用。最近，一系列的研究报告表明，SWI/SNF复合物也在mESCs的全能性中起着很重要的作用。BRG1、BAF155或 BAF250a/b不足会使ESCs增殖并分化成三个胚层的能力受损。染色质免疫沉淀结合DNA测序（ChIP-seq）表明，BRG1与核心多能性因子（OCT4和SOX2）在靶基因的大量位点上共定位，以调控它们的规格。此外，BRG1还可以通过改变H3K27me3水平，反对polycomb (PcG)功能，从而加强mESCs中的LIF/STAT3信号。

　　哺乳动物的SWI/SNF复合物包含15个核心亚基，称为BRG1-或BRM相关因子（BAFs）。已知BAF组件的不同装配与它们的组织特异性功能有关。例如，BAF60c，而不是BAF60b蛋白，在胚胎心脏中选择性地表达，其不足可导致有缺陷的心脏发育和交配后10-11天的胚胎致死率。在 mESCs中，BRG1 (而非BRM)和BAF155 (而非BAF170)富含BAF60a，来形成所谓的“esBAF”复合物。无论是BRG1还是BAF155不足，都会导致mESCs多能性的丧失，这种丧失不能由BAF170过表达得以缓解。因此，BAF的特定组成，对于其在mESCs中的功能至关重要。

　　虽然hESCs和mESCs具有许多共同的核心多能性相关转录因子和细胞特征，但hESCs在其克隆形态、细胞增倍时间、对信号分子的反应和自我更新所需的培养条件上，仍然存在差异。这可能部分归因于不同的发展阶段，也可能由于一种固有的人鼠分歧。到目前为止，只有少数基因已被确定为在hESCs和 mESCs中共有高度保守的作用。SWI/SNF复合物在hESCs中所发挥的确切作用尚不清楚。因此，这项研究试图探究SWI/SNF复合物在hESC 多能性中的功能相关性。

　　结果表明，敲除BRG1或 BAF170，而不是BAF155，会导致hESCs多能性的丧失和失调的谱系规格。全基因组阵列显示，BRG1不足会引起一般的基因表达上调，表明BRG1在hESCs的转录调控中起抑制作用。

　　进一步的分析表明，BRG1敲除后，谱系特异性基因的H3K27ac水平显著升高，突出显示了H3K27ac可作为一个重要的标记，来区分hESCs中活性基因位点和抑制性基因位点。因此，这项研究对转录抑制影响hESCs自我更新和分化的分子机制，提供了有价值的见解。