Dppa3在胚胎干细胞多能性维持及DNA甲基化调控中的作用机制
批准号:
32070860
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘娜
依托单位:
学科分类:
干细胞基础研究
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘娜
中文摘要
近年发现Dppa3在ES细胞中呈异质性表达,特异表达于naïve状态ES细胞,但机制不明。我们前期研究发现外源性表达Dppa3可显著降低ES细胞DNA甲基化水平、改变染色质状态、并且在不同状态ES细胞中其定位也不同,Dppa3在ES细胞中的作用及机制尚不清楚。基于此我们认为:Dppa3在ES细胞中表达及定位参与调控DNA甲基化及组蛋白修饰,进而通过影响ES细胞表观遗传状态参与多能状态维持及早期分化调控。从该假设出发,本课题首先要探究ES细胞中Dppa3调控DNA甲基化的机制;其次探明Dppa3在ES细胞内定位分布的上游调控因素;明确Dppa3细胞内定位分布与DNA甲基化和染色质状态重塑的相关性。从而全面而深入地了解Dppa3在ES细胞多能性维持和退出中的作用,为进一步深入了解ES细胞多能性及谱系分化机制提供借鉴意义。
英文摘要
Recently, several studies have reported that Dppa3 is heterogeneously expressed in ES cells, which specifically highly expressed in naïve pluripotent state ES cells, but the functions and mechanisms of this expression pattern are unclear. Our preliminary data showed that ectopic expression of Dppa3 significantly decreased the level of DNA methylation in ES cells, and facilitated the chromatin remodel. The location of Dppa3 in naïve state ES cells was different from that in primed state ES cells. However, the role of the localization of Dppa3 in the regulation of DNA methylation and pluripotent state need to be elucidated..The hypothesis of this project is that Dppa3 can change the binding with DNA in ES cells, help the correct distribution of DNA methylation regulators in ES cells, and finally regulate DNA methylation and chromatin structure, which in turn affects the pluripotent state of ES cells. Based on this hypothesis, we first focus on the mechanisms of Dppa3 on DNA methylation in ES cells. Then, we will identify factors regulating the localization of Dppa3 in ES cells, and get the correlation between Dppa3 localization and DNA methylation. Finally, we will explore the role of the cleavage of Dppa3 in ES cells. .We are hopeful that this project would help us to understand the role of Dppa3 in ES cells pluripotency maintenance and uncover the mechanisms of Dppa3 on the regulation of DNA methylation in ES cells. It will helpful to understand the epigenetics involved in pluripotency maintenance and lineage commitment further laying a foundation for clinical application of ES cells.
Dppa3 (Developmental pluripotency associated 3,也称为Stella或PGC7)为母系效应基因,最早作为一个发育相关基因被发现,特异性表达于卵子和着床前胚胎中,但在这两个阶段其作用机制不同:在早期胚胎受精卵中,Dppa3可与雌原核上特有的H3K9me2结合,通过空间阻碍阻止Tet3的结合,从而保护雌原核的DNA甲基化状态;雄原核DNA无H3K9me2修饰,Dppa3不能结合,Tet3可与之结合并使其去甲基化,从而调控胚胎完成ZGA(zygotic gene activation),保证胚胎正常发育。而在卵子形成过程中,Dppa3通过Uhrf1-Dnmt1在DNA上的结合调控DNA甲基化。这说明Dppa3作为一个重要的发育调控因子,其作用机制非常复杂,亟需研究深入。Dppa3也表达于多能干细胞(例如ES细胞、iPS细胞)中,Dppa3在ES细胞中的表达呈现明显的异质性。Dppa3在ES细胞尤其是naïve状态ES细胞中高表达,且参与成体细胞重编程过程,但是Dppa3在ES细胞中如何发挥作用,尚缺乏系统性研究。.正式基于此,我们在本课题的支持下系统研究了Dppa3在ES细胞中的功能及机制,也取得了一些成果;1)明确了Dppa3在naïve-primed状态转变及多能性调控中发挥重要功能,Dppa3高表达可促进ES细胞向naïve状态转变;2)探明了Dppa3在ES细胞状态调控中的作用机制,发现Dppa3可降低Dnmt3a/b的表达,阻碍Uhrf1-Dnmt1复合体与DNA复制叉的结合,维持DNA低甲基化,并且有利于高发育潜能的维持;3)对Dppa3在小鼠PSCs的嵌合体形成和生殖细胞系能力中的功能进行了详尽探究,发现高表达Dppa3的PSC细胞系具有较高的生殖细胞系转移能力;相反,Dppa3缺陷降低了PSCs的嵌合体形成和生殖细胞传递能力。4)在此基础上,我们还发现Dppa3不仅作用于DNA甲基化还会影响ES细胞染色质开放状态,从而在合子基因组激活及细胞全能状态调控中发挥作用。.综上,我们通过对Dppa3上下游机制的深入研究,明确了Dppa3在小鼠胚胎干细胞多能性调控网络中的重要作用。从而对多能性维持及谱系分化的启动机制有更深入的了解,有助于建立起更为成熟的体外分化体系,为多能干细胞尽快走向临床应用服务。
LINE1在ESC-EVs重塑衰老细胞表观遗传稳态中的作用
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批准号:32371217
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:刘娜
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依托单位:
FKBP5调控2型糖尿病胰岛β细胞衰老的机制研究
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批准号:82200890
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2022
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负责人:刘娜
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依托单位:
Lin28a调控ES细胞naïve-primed状态转变机制研究
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批准号:31771636
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2017
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负责人:刘娜
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依托单位:
印迹基因H19表达调控与孤雌胚胎干细胞多能性关系研究
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批准号:31000651
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2010
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负责人:刘娜
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依托单位:
国内基金
海外基金