OCT4/SOX2与组蛋白去甲基化酶复合体KDM3A/3B协同调控猪多能干细胞自我更新的机制

发布时间：2024-03-28 01:14

　　猪既是一种在我国畜牧业生产中占有极大比重的重要经济动物,同时还是生物医学中常用的理想医学模型。然而猪多能干细胞(pluripotent stem cells,PSCs)的建系仍未完全成功,并且对其多能调控机制的了解尚不清楚。因此,深入研究猪多能干细胞的多能调控机制,将为猪多能干细胞的建系提供理论基础。H3K9甲基化修饰是重要的表观抑制标记,在小鼠上的研究表明其是重编程过程中重要的表观障碍。而组蛋白去甲基化酶KDM3A和KDM3B可通过羟基化作用去除H3K9me1/2来维持干细胞的自我更新能力。因此,研究两者在猪多能干细胞中的功能机制,将更深入了解H3K9甲基化对多能干细胞的调控方式,并有利于解决当前猪内源多能调控网络激活不完全的问题。在本研究中,我们以实验室已建立的以药物介导的外源基因表达的猪诱导性多能干细胞为实验材料,分析了H3K9甲基化修饰状态转换对其自我更新能力的影响,并揭示了以KDM3A/KDM3B/OCT4/SOX2为核心的H3K9去甲基化调控机制。实验结果如下:1.全基因组水平的H3K9的低甲基化状态对于猪i PSCs多能性的维持至关重要。本研究以DOX-i PSCs为研究...

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
文献综述
    第一章 多能干细胞研究进展
        1.1 多能干细胞的建立及分类
            1.1.1 多能干细胞的概述
            1.1.2 胚胎干细胞研究进展
            1.1.3 细胞重编程的研究进展
                1.1.3.1 诱导性多能干细胞的建立
                1.1.3.2 猪诱导性多能干细胞的研究进展
        1.2 多能干细胞的维持机制研究
            1.2.1 多能性核心转录因子的研究进展
                1.2.1.1核心转录因子Oct4
                1.2.1.2核心转录因子Sox2
            1.2.2 多能性调控通路
                1.2.2.1 细胞因子维持多能性
                1.2.2.2 小分子抑制剂维持多能性
                    1.2.2.2.1 Wnt信号通路与多能性维持
                    1.2.2.2.2 MAPK/Erk信号通路与多能性维持
                    1.2.2.2.3 TGFβ/SMAD信号通路抑制剂SB431542
                1.2.2.3 MEF饲养层细胞
    第二章 H3K9甲基化修饰的研究进展
        2.1 细胞重编程过程中的表观遗传调控
            2.1.1 表观遗传学
            2.1.2 DNA甲基化修饰
            2.1.2 组蛋白共价修饰
                2.1.3.1 组蛋白乙酰化修饰
                2.1.3.2 组蛋白甲基化修饰
        2.2 H3K9甲基化及功能
        2.3 多能态建立过程中H3K9甲基化的作用
        2.3 组蛋白去甲基化酶的研究进展
        2.4 组蛋白去甲基化酶KDM3A与 KDM3B的研究进展
        2.5 多能态建立过程中组蛋白去甲基化酶KDM3A与 KDM3B的作用
        2.6 小结与展望
试验研究
    第三章 猪iPSCs多能态转换过程中H3K9 甲基化的变化规律
        3.1 材料和方法
            3.1.1 试验材料
            3.1.2 试验方法
        3.2 结果
            3.2.1 撤去DOX及多能培养体系对猪DOX-i PSCs的影响
            3.2.2 piPSCs多能性丧失过程中H3K9与H3K4 甲基化修饰水平的变化
            3.2.3 筛选影响H3K9甲基化的主要因素
            3.2.4 F-与FD-处理下pi PSCs表型检测
            3.2.5 F-与FD-处理下pi PSCs多能基因检测
            3.2.6 F-与FD-处理下pi PSCs组蛋白甲基化修饰水平的变化
        3.3 讨论
        3.4 小结
    第四章 Feeder与外源基因协同维持猪i PSCs多能性机制解析
        4.1 材料和方法
            4.1.1 试验材料
            4.1.2 试验方法
        4.2 结果
            4.2.1 转录组测序揭示F-与FD-组的基因表达变化
            4.2.2 功能富集分析揭示整个分化过程中转录变化
            4.2.3 H3K9me2/me3 在基因组上的分布情况
            4.2.4 Ch IP-seq分析分化过程中H3K9me2和H3K9me3 的变化情况
            4.2.5 多能性丧失过程中H3K9 甲基化motif变化分析。
            4.2.6 H3K9甲基化与转录组联合分析揭示其作用机理
        4.3 讨论
        4.4 小结
    第五章 KDM3A与 KDMB协同调节H3K9 甲基化修饰维持猪多能性调控网络
        5.1 材料和方法
            5.1.1 试验材料与耗材
            5.1.2 试验方法
        5.2 结果
            5.2.1 KDM3A与 KDM3B共干扰导致猪i PSCs丧失多能性
            5.2.2 猪i PSCs中共干扰KDM3A与 KDM3B后的转录组变化
            5.2.2 干扰KDM3A与 KDM3B抑制PI3K-AKT信号通路影响多能性
            5.2.4 KDM3A与 KDM3B过表达对猪i PSCs多能性的影响
            5.2.5 转录组测序揭示KDM3A与 KDM3B过表达的分子作用机制
            5.2.6 KDM3A过表达可抑制F-处理下引发的细胞分化
        5.3 讨论
        5.4 小结
    第六章 转录因子OCT4与SOX2 是维持猪i PSCs多能性调控网络的核心
        6.1 材料和方法
            6.1.1 试验材料与耗材
            6.1.2 试验方法
        6.2 结果
            6.2.1 不同DOX浓度下猪i PSCs的表型变化
            6.2.2 筛选维持猪iPSCs多能性的关键转录因子
            6.2.3 无DOX下过表达OCT4与SOX2 维持猪i PSCs多能性
            6.2.4 Ch IP-seq揭示OCT4与SOX2 维持猪i PSCs多能性机理
            6.2.5 转录因子之间调控网络建立
        6.3 讨论
        6.4 小结
    第七章 OCT4/SOX2 与组蛋白去甲基化酶复合体KDM3A/3B互作维持猪i PSCs多能性
        7.1 材料和方法
            7.1.1 试验材料与耗材
            7.1.2 试验方法
        7.2 结果
            7.2.1 OCT4与SOX2 并未直接调控KDM3A与KDM3B的表达
            7.2.2 H3K9去甲基化作用与核心转录因子之间的协同关系
            7.2.3 转录调控水平揭示KDM3A与 OCT4/SOX2 之间的协作关系
            7.2.4 IP-MS揭示KDM3A与 KDM3B的蛋白互作网络
        7.3 讨论
        7.4 小结
结论
论文创新点及下一步研究方向
    创新点
    下一步研究方向
参考文献
附录
致谢
个人简历



本文编号：3940777