胚胎干細(xì)胞特征性標(biāo)志物Aire的發(fā)現(xiàn)和功能研究.pdf

1、胚胎干細(xì)胞(ESCs)是重要的多潛能干細(xì)胞類型，具有體外無(wú)限自我更新以及向三胚層所有細(xì)胞譜系分化的能力，是細(xì)胞分化機(jī)制研究的良好模型，也是再生醫(yī)學(xué)細(xì)胞治療的重要細(xì)胞來(lái)源，是最重要的干細(xì)胞類型之一。明確ESCs的分子特征，發(fā)現(xiàn)新的胚胎干細(xì)胞特征性標(biāo)志物并解析其功能具有重要的價(jià)值。
　　 傳統(tǒng)的理論認(rèn)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(dá)抑制。然而，最近的研究對(duì)于這個(gè)經(jīng)典的模型提出了

2、挑戰(zhàn)和修正。具有開(kāi)放的染色體結(jié)構(gòu)、在mRNA水平上廣泛表達(dá)組織特異性基因已經(jīng)被廣泛認(rèn)可為ESC的一個(gè)重要的分子特征，并且與ESCs自我更新的維持以及體細(xì)胞重編程獲得多潛能性的過(guò)程具有功能相關(guān)性。然而在本研究的結(jié)果發(fā)表之前，這種mRNA水平上的廣泛表達(dá)能否翻譯到蛋白質(zhì)水平，以及ESC中是否存在特殊的標(biāo)志性廣泛表達(dá)調(diào)控因子這兩個(gè)問(wèn)題是不清楚的。這阻礙了ESC廣泛表達(dá)分子特征的功能意義的確認(rèn)和調(diào)控機(jī)理的研究。
　　 在本研究中我們首先

3、通過(guò)表面蛋白質(zhì)組學(xué)的方法，解析了小鼠胚胎干細(xì)胞(mESCs)，人胚胎干細(xì)胞(hESCs)和被認(rèn)為與ESC有較強(qiáng)表達(dá)相似性的生殖細(xì)胞-人精子(hSperm)的表面蛋白質(zhì)組。獲得了當(dāng)時(shí)覆蓋蛋白數(shù)量最廣的ESCs和Sperm表面蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)生物信息學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果顯示，ESCs和Sperm廣泛表達(dá)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(dá)是異質(zhì)性的并且特定蛋白的表達(dá)細(xì)胞的比例具有一

4、定的穩(wěn)定性。
　　 在此基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)胸腺髓質(zhì)上皮細(xì)胞(mTEC)廣泛基因表達(dá)(PGE)的核心調(diào)控因子自身免疫調(diào)控因子[Autoimmuneregulator(Aire)]特征性的表達(dá)于ESCs中?；虮磉_(dá)分析和組蛋白修飾免疫染色結(jié)果顯示Aire在ESCs中促進(jìn)四千余種組織特異性基因的表達(dá)并且與開(kāi)放的染色體結(jié)構(gòu)相關(guān)?；蛐揎椦芯拷Y(jié)果顯示Aire在ESC自我更新和體細(xì)胞重編程為iPS細(xì)胞的過(guò)程中具有重要的功能。進(jìn)一步的研究顯示，

5、Aire通過(guò)促進(jìn)Lin28基因的表達(dá)，進(jìn)而抑制分化促進(jìn)性的let-7家族小RNA的成熟，是Aire促進(jìn)ESCs自我更新的一種重要的分子機(jī)制。這些結(jié)果說(shuō)明Aire是一種新的ESCs標(biāo)志物并且在ESC廣泛表達(dá)調(diào)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(dá)功能性和組織特異性表面蛋白是ESCs和生殖細(xì)胞共有的一種重要的分子特征，提示ESCs的廣泛基因表達(dá)具有功能意義。首次將廣泛表達(dá)特征及其調(diào)控分子與多潛能性維持