果蝇原始生殖细胞发育的表观遗传分子机制研究

作为体内唯一能够将遗传信息传递给下一代的生殖细胞的起源- - 原始生殖细胞，其命运决定或维持建立的分子机制的研究，尤其是其表观遗传学调控的分子机制的阐明，是当前发育生物学和细胞重编程等再生医学领域的研究热点。本课题的研究目的是通过建立起果蝇原始生殖细胞在体研究和体外培养系统，运用大规模遗传筛选、CHIP-on-chips以及免疫沉淀等生化技术筛选生殖细胞发育调控特异的新基因。以筛选到的生殖细胞特异的新基因为候选基因，从母源基因沉默转录、piRNA翻译抑制途径以及处于不同发育阶段的PGCs的表观遗传学标记的动态变化和内在规律等不同方面阐明原始生殖细胞乃至整个生殖系统维持和建立的表观遗传学分子机制，为原始生殖细胞在临床上应用提供理论基础。

原始生殖细胞PGCs发育过程是受多层次调控机制控制包括母源基因转录沉默、小分子RNA途径以及染色质修饰的表观遗传调控等，但这些不同层次调控机制之间又存在着紧密的联系。我们以果蝇为模式，试图发现与原始生殖细胞发育的表观遗传调控相关新基因并探讨其分子调控机制。结果发现：在果蝇卵巢中过表达Gcn5蛋白使得GSC-like细胞增加，说明 gcn5基因是维持果蝇生殖干细胞命运所必需的，并且作为内源因子调控干细胞的命运。同时证实在果蝇生殖细胞体内 Gcn5和 Cyclin A的确存在着相互作用。Gcn5可能主要通用泛素化途径调节 Cyclin A蛋白的稳定型进而调控果蝇生殖干细胞的命运。此外，我们研究AGO3及其Slicer在卵巢中piRNA产生的功能，发现了线粒体与nuage因子直接的共同作用参与piRNA形成。我们通过DMAD突变体及过表达DMAD的卵巢表型分析揭示DMAD在卵巢中促进生殖干细胞的分化；在DMAD突变体的卵巢中，大部分的转座子的转录出现了显著上升，这表明DMAD可能通过降低转座子区域的m6dA修饰来对抗转座子的沉默。我们同时揭示了FMRP一个全新的核内功能，发现FMRP与DNA损伤应答之间存在相互反馈的机制，为脆性X染色体综合征的治疗提供了新思路。