HYPB低倍体剂量不足在造血干细胞老化中的作用机制

HSPC069(HYPB)是我们课题组于十年前在人CD34+造血干祖细胞cDNA文库中克隆到的一个基因。过去几年里，我们对HYPB开展了一系列原创性工作，先是证明了其组蛋白H3K36甲基转移酶活性，后又建立了HYPB完全性敲除小鼠模型，并即将建成HYPB条件性敲除模型，这些工作已经将我们置于H3K36甲基化生物学功能研究的门槛之上。本研究的主要目的就是明确部分HYPB杂合子小鼠呈现出的表型是否因为造血干细胞中HYPB剂量不足引起基因组H3K36甲基化下调从而触发老化所致。本项研究一方面将帮助我们建立一个造血干细胞老化的模型，另一方面将有助于我们去了解组蛋白H3K36甲基化这一表观遗传学事件在一个具体的细胞生物学事件（老化）中的作用。

Hypb基因是酵母set2 基因的直向同源物，是我们组于十年前在人CD34+ 造血干祖细胞cDNA文库中克隆到的一个基因。之后我们又证明其具有组蛋白H3K36甲基转移酶活性。为了明确Hypb基因在体内的功能, 我们建立了Hypb 基因敲除小鼠模型。Hypb-/-胚胎H3K36三甲基化修饰显著降低，并于E11- E11.5 发生胚胎致死，同时伴严重血管发育缺陷。尽管纯合子小鼠发生胚胎致死，杂合子小鼠依旧能出生存活。为了研究Hypb基因在造血发育过程中的作用，我们将Hypb杂合子小鼠分别与纯种C57和129SV小鼠进行回交以排除混合遗传背景对Hypb功能的干扰。在逐步回交的过程中，我们发现一部分4-5月龄杂合子小鼠开始呈现一系列造血异常表型，包括贫血、脾脏肿大以及胸腺萎缩等。免疫分型结果显示部分杂合子小鼠外周血、骨髓和脾脏Gr1+/Mac1+双阳性细胞比例明显增加，而T、B淋巴细胞比例降低，且杂合子小鼠脾脏和肾脏β半乳糖苷酶染色呈阳性。通过对造血干细胞的分析，我们发现受影响的杂合子小鼠造血干细胞数量比正常小鼠造血干细胞增加了一倍，全骨髓细胞竞争性移植实验的结果表明杂合子小鼠造血细胞重建能力明显低于野生型小鼠骨髓细胞；5FU诱导实验揭示Hypb缺如严重影响造血干细胞造血功能的恢复。我们进一步发现参与老化的一个重要分子P53蛋白在杂合子小鼠脾脏和骨髓中表达水平明显升高，杂合子小鼠对LPS应激敏感性亦显著增强。这些结果提示Hypb基因的缺失与造血干细胞老化相关。.另，ES细胞是用于研究造血干细胞早期发育的理想模型。在这个工作中我们通过对ES细胞标志、多能干性因子及各胚层分化标志及形态学的检测，发现Hypb缺如显著影响ES细胞向内胚层分化，ES经诱导分化形成的内胚层表型亦支持这一发现。接下来，我们将关注Hypb在ES诱导形成造血干细胞过程中的作用。