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蛋白质组学分析与细胞多能性相关的表观遗传修饰

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蛋白质组学分析与细胞多能性相关的表观遗传修饰

发布日期:2018-12-07 作者: 点击:

   大家好,和大家分享一篇发表在Cell Stem Cell上的文章:Integrative Proteomic Profiling Reveals PRC2-Dependent Epigenetic Crosstalk Maintains Ground-State Pluripotency。本文通讯作者是荷兰奈梅亨大学的Hendrik Marks教授。

   胚胎发育的过程是一个细胞干性丧失和命运决定的过程。体外培养以维持早期胚胎细胞的多能性(Pluripotency),可以得到胚胎干细胞。培养胚胎干细胞的两种方法中,加双激酶抑制剂(2i)/LIF培养得到的干细胞接近于囊胚期内细胞团的状态,而血清/LIF培养的则有着床后胚胎细胞的特征。研究这两种胚胎干细胞的表观遗传差异,可以帮助了解干细胞多能性维持的机制。

   本文作者使用了蛋白组学方法来研究表观遗传修饰。首先,分别分离2i ESC和血清ESC的组蛋白,并质谱分析组蛋白的翻译后修饰,鉴定到42种组蛋白修饰的水平在两种ESC有显著差异。在同时考虑修饰的绝对水平和两种ESC间差异两个因素对这些修饰进行排序后,作者找到了H3K27me3。接着,作者分离染色体以质谱分析结合在染色体上的蛋白,同样找到一系列在两种ESC中有显著含量差异的蛋白及复合体。2i ESC含量高的某些蛋白与其染色质开放和DNA低甲基化等原始干性特征相关。作者整合两方面蛋白质谱数据,希望找到一种修饰,其本身水平及产生此修饰的蛋白复合体水平在两种ESC间的差异趋势相同。只有H3K27me3满足这一条件,其writer复合体PRC2水平在2i ESC中也高于血清ESC。然后,作者用定量ChIP-Seq数据说明,2i ESC中H3K27me3水平在染色质各区域都高,并且在非CG岛的区域与CpG密度相关,这可能与2i ESC保持CpG低甲基化状态相关。

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    为证明H3K27me3与细胞全能性的联系,作者在2i ESC中敲除Eed使PRC2不能形成。敲除细胞不仅H3K27me3水平降低,而且整个表观组学技术服务修饰图景都变得更接近野生型的血清ESC(即Primed状态)。同时,结合于染色体的DNA甲基化酶DNMT显著增多,DNA甲基化水平相应升高。在原本H3K27me3水平高的区域,失去H3K27me3后CpG被甲基化程度也高,反之亦反,这进一步说明H3K27me3修饰保护CpG不被甲基化。但是,Eed敲除带来的DNA甲基化本身对细胞的状态和干性没有影响,即该甲基化修饰是冗余的。

    本篇文章用蛋白质组手段比较了两种胚胎干细胞的表观修饰差异,找到了与2i ESC状态相关的组蛋白修饰H3K27me3并证明了其与DNA低甲基化的联系,而此修饰与细胞多能性维持的关联还需进一步研究。

 

文章链接:https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(18)30498-3?rss=yes

原文引用:doi:10.1016/j.stem.2018.10.017

作者:WXR


本文网址:http://www.igenebook.com/news/405.html

关键词:表观组学技术服务,基因表达调控,基因表达定量

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