PWP1在调控胚胎干细胞分化过程中起重要作用（一）

研究背景

胚胎干细胞具有自我更新和分化的全能性。但是，胚胎干细胞发育分化的分子机制目前还不是很清晰。研究胚胎干细胞调控机制有助于对胚胎的形成及胚胎发育相关的疾病有更深入了解。来自同济大学的研究人员通过在小鼠胚胎干细胞中研究一个WD-4蛋白——PWP1，为我们展现了该基因在调控胚胎干细胞分化过程中的重要作用。

研究思路

1.PWP1影响了胚胎干细胞发育过程的哪个阶段呢？

胚胎干细胞有着活跃的细胞增殖和自我更新活动。Pwp1作为细胞周期调节子，在胰腺癌中异常表达，为了探究Pwp1基因在胚胎干细胞中的影响，研究人员首先在胚胎干细胞（mESCs）和胚胎纤维母细胞（MEFs）中检测了Pwp1及全能性markers基因的表达。结果显示Oct4,Sox2和Nanog在MEFs中比mESCs中低，Pwp1在分化的ESCs中表达降低。为了研究Pwp1降低引起的细胞变化，研究人员构建了knowdown的ESCs细胞系shPwp1 A和shPwp1 B。结果显示，Pwp1 KD没有改变细胞的形态和碱性磷酸酶活性，多能性markers基因的表达没有明显变化，只有Rex1和Klf4表达上调。细胞增殖检测表明Pwp1 KD后也没有发生明显变化，mES二次克隆形成也没有在Pwp1 KD后有所抑制。因此，细胞中Pwp1 KD没有影响ESCs细胞的增殖或自我跟新过程。

既然Pwp1不影响ESCs细胞的增殖，那么是否会影响其分化过程呢？结果显示，Pwp1 KD后的细胞更偏向于保持在克隆形态，即ESC分化显著降低。qRT-PCR检测显示3个胚芽层相关基因的表达也明显低于对照。因此，Pwp1基因影响了ESCs细胞的分化过程。为了更严格的说明Pwp1的分化作用，研究人员在畸胚瘤模型进行了验证。结果过显示，Pwp1 KD后不能检测到明显的胚芽层。因此，Pwp1对mES 分化非常重要。

细胞周期和细胞凋亡也是mESCs自我更新的重要过程。Pwp1 KD是否影响了细胞周期和凋亡而影响细胞分化呢？结果显示，Pwp1 KD后细胞周期没有显著改变，PCNA蛋白水平也没有明显变化，细胞周期相关基因的mRNA和蛋白表达也没有变化。同时，细胞凋亡在Pwp1 KD后没有明显变化。因此，Pwp1不是通过细胞周期或凋亡影响mESC的分化过程。

2. PWP1通过影响哪些下游通路调控mESC细胞分化呢？

既然Pwp1 KD影响了ESCs的分化过程，那么，具体调控的基因是谁呢？研究人员选择了Aglient全基因组表达谱芯片（该服务由上海伯豪生物技术有限公司提供）作为筛选工具进行了检测。通过对EBDay 0, EBDay 3和EBDay 6的Pwp1 KD组与对照组比较差异基因，分别用GSEA筛选三个不同胚芽层基因后发现，中胚层和内胚层基因显著下调。同时，Pwp1 KD中的分化相关markers基因表达也显著比对照低。