Islet-1因子促干细胞特化心肌细胞的枢纽作用

国内外研究证实间充质干细胞能诱导分化为心肌细胞,可用于移植替代治疗,但关键问题仍是定向分化机制不明、分化率和分化程度不高。本课题组前期研究表明：间充质干细胞特化心肌细胞受多层次调节，组蛋白乙酰化修饰扮演着重要角色，但调控作用需要组织特异性关键因子辅助；通过Co-IP和串联质谱分析，提示LIM-HD亚家族蛋白Islet-1可能为心肌组织特异性乙酰化修饰的关键辅助因子。因此，本课题拟构建Islet-1基因慢病毒载体转染胚源性间充质干细胞C3H10，通过心肌发育基因表达状况评价其对分化过程和分化程度的影响；再利用Chip及Co-Ip技术分析获得高表达Islet-1后心肌组织特异性基因上的组蛋白乙酰化状态及与Islet-1的相互关系。揭示Islet-1在干细胞向心肌细胞特化过程中的关键枢纽作用及其信号传导途径，最终为干细胞应用和组蛋白乙酰化修饰促干细胞组织特异性分化调控机制研究提供科学模式。

研究证实间充质干细胞经过特异性诱导后有向心肌细胞特异性分化的趋势,诱导后的细胞可用于心肌细胞移植替代治疗,但关键问题仍是定向分化机制不明、分化效率和分化程度不高。本课题组前期研究表明：间充质干细胞特化心肌细胞受多层次调节，组蛋白乙酰化修饰扮演着重要角色，但组蛋白乙酰化修饰并不具备组织特异性，调控作用需要组织特异性关键因子辅助；通过Co-IP和串联质谱分析，具有心肌组织特异性的LIM-HD亚家族蛋白Islet-1可能为诱导间充质干细胞向心肌样细胞特异性分化过程中乙酰化修饰的关键辅助因子。在本课题中，为了证实Islet-1在间充质干细胞向心肌细胞特异性分化过程中的关键枢纽作用，按照项目计划，课题组首先构建Islet-1基因慢病毒载体并转染小鼠胚胎源性间充质干细胞C3H10T1/2，转染后实验组间充质干细胞内Islet-1表达升高，心肌细胞特异性基因GATA4、MEF2c、NKx2.5及心肌特异性蛋白cTnT表达增高，细胞形态呈心肌细胞样改变；再利用Chip及Co-Ip技术分析获得高表达Islet-1的实验组间充质干细胞内心肌早期发育相关基因上的组蛋白乙酰化状态及组蛋白乙酰化水平与心肌早期发育相关基因表达水平的相互关系，发现高表达Islet-1后会引起心肌特异性基因启动子区域组蛋白乙酰化水平较对照组明显升高，组蛋白乙酰化水平降低后将会导致相应基因表达的降低；最后，通过分析实验组间充质干细胞内与Islet-1相互作用的蛋白，发现Islet-1与多种组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶都存在着相互作用。本课题成功揭示出在诱导间充质干细胞向心肌样细胞特异性分化过程中Islet-1作为组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶的关键辅助因子发挥着关键枢纽作用，并且可以为干细胞应用和组蛋白乙酰化修饰促干细胞组织特异性分化调控机制研究提供科学的理论基础。