SETD8介导H4K20单甲基化修饰对MSCs抗衰老的作用机制
批准号:
32060156
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
刘鹏霞
依托单位:
学科分类:
细胞衰老、死亡及自噬
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘鹏霞
中文摘要
干细胞衰老是与表观遗传修饰密切相关的复杂生命现象。在终末分化细胞中,赖氨酸甲基转移酶SETD8介导的H4K20单甲基化抑制细胞衰老,但其在干细胞抗衰老中的作用尚不清楚。本研究前期实验发现体外培养23代的人脐带间充质干细胞(MSCs)和过氧化氢诱导的衰老MSCs中,P53等蛋白表达升高而阻滞细胞周期进程;SETD8蛋白表达降低,其靶标分子H4K20甲基化水平也降低。这些结果显示细胞周期和SETD8与MSCs衰老有关。基于这一发现,本项目将构建敲除和过表达SETD8的MSCs,检测其抗衰老能力,进而用H4K20 CHIP-seq和 RNA-seq技术,测定SETD8介导的H4K20单甲基化修饰对H4K20和染色质DNA相互作用和基因组表达的影响,确定其靶基因与相关信号通路,以探究其在MSCs抗衰老中的作用机制。本课题有望为优化MSCs组织修复功能、预防及治疗衰老相关疾病提供新依据。
英文摘要
Stem cell aging is a complex life phenomenon closely related to epigenetic modification. Lysine methyltransferase SETD8-mediated H4K20 monomethylation represses cellular senescence in terminally differentiated cells, but its role in stem cell antisenescence is unclear. Our preliminary experiments demonstrated that in human umbilical cord-derived MSCs (hUC-MSCs) cultured in vitro for 23 passages and senescent hUC-MSCs induced by hydrogen peroxide, increased expression of P53 and other proteins induced cell cycle arrest. The expression of SETD8 protein was decreased. The methylation level of H4K20, the target molecule of SETD8, was also decreased. The results indicated that the cell cycle and SETD8 were related to the senescence of MSCs. Based on these results, we will generate SETD8-/- MSCs and SETD8+/+ MSCs to explore the effect of SETD8 in MSC antisenescence. Then, CHIP-seq and RNA-seq will be used to determine the effect of SETD8-mediated H4K20 monomethylation on the interaction and genomic expression of H4K20 and chromatin DNA, and target genes and related signaling pathways will be identified. This study is expected to provide a new basis for optimizing the tissue repair function of MSCs, preventing and treating aging-associated diseases.
随着人口老龄化的加剧,衰老相关疾病日益增多,细胞衰老成为研究热点。间充质干细胞(MSCs)具有自我更新和多向分化潜能,是组织修复和再生的重要“种子”细胞。然而,MSCs的功能随着年龄增长而下降,导致组织稳态失衡和器官功能衰退;而体外扩增培养的MSCs也会随着传代次数增加出现衰老特征,影响了MSCs在细胞工程中的应用。因此,研究MSCs的衰老调控机制对于延缓衰老相关疾病及MSCs细胞治疗具有重要意义。本项目旨在探讨SETD8介导的H4K20单甲基化修饰在人脐带间充质干细胞((human umbilical cord mesenchymalstem cells, HUC-MSCs)抗衰老中的作用。..项目采用过氧化氢(Hydrogen Peroxide,H2O2)诱导,建立了HUC-MSCs氧化应激细胞衰老模型,证实H2O2处理HUC-MSCs后SETD8及H4K20me修饰水平显著下调;进一步筛选出了具有抗衰老作用的黄酮类化合物木犀草素,通过网络药理学分析初步确定木犀草素对HUC-MSCs具有抗氧化和抗衰老作用,并通过实验证实木犀草素处理后,衰老HUC-MSCs的活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)水平显著降低、线粒体膜电位增加、细胞活性增强、成骨分化能力增强、氧化应激相关蛋白表达降低、衰老相关蛋白表达受到抑制;在此基础上,进行转录组学测序并实验验证,发现木犀草素通过激活PI3K/AKT通路抑制HUC-MSCs衰老、维持HUC-MSCs干性功能;最后,在HUC-MSCs传代培养中验证木犀草素的抗衰老作用并探讨其作用机理,发现木犀草素能够抑制传代培养HUC-MSCs的ROS产生、延缓细胞衰老、并维持干性功能,氧化应激和传代培养的HUC-MSCs中SETD8 介导的 H4K20me 水平显著降低,应用木犀草素后提高了 H4K20me 水平、抑制了细胞氧化应激和衰老,证实木犀草素通过激活AKT促进 SETD8介导H4K20me修饰,进而调控 HUC-MSCs衰老。..本项目证实了SETD8介导的H4K20单甲基化修饰在HUC-MSCs抗衰老中的作用,并筛选出了干预HUC-MSCs衰老的黄酮类化合物木犀草素,为延缓干细胞衰老及相关疾病的治疗提供了新的理论依据。研究结果有望为优化MSCs的组织修复功能、预防和治疗衰老相关疾病提供新的思路。
绒山羊诱导性多能干细胞研究
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批准号:31101698
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2011
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负责人:刘鹏霞
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依托单位:
国内基金
海外基金