组蛋白H3K4甲基化在核移植胚胎核重编程中的作用和机制研究

细胞核重编程是正常受精胚胎和体细胞核移植(SCNT)胚胎发育过程中的一个重要特性，其主要的调控机制为表观遗传修饰。本研究组发现，组蛋白H3第4位赖氨酸的二甲基化(H3K4me2)修饰在体外受精(IVF)胚胎核重编程中发挥了重要作用，并且发现H3K4me2修饰在SCNT胚胎核重编程中异常，然而这种异常H3K4me2修饰在SCNT胚胎核重编程中是如何建立，发挥怎样的作用，其作用机理是什么，尚不清楚。本项目将以小鼠SCNT和IVF胚胎为模型，利用相关特异抑制物及RNAi技术，深入研究SCNT胚胎核重编程过程中，H3K4甲基化修饰的建立及其生物学作用。文献报道H3K4甲基化参与调控Nanog、Sox2、Klf4等转录因子，拟运用实时定量PCR、RNAi、ChIP等技术，确定其调控的下游靶基因，从而探讨其作用机理，为探明细胞重编程机制和提高治疗性克隆效率提供强有力的理论依据。

细胞核重编程是正常受精胚胎和体细胞核移植(SCNT)胚胎发育过程中的一个重要特性，其主要的调控机制为表观遗传修饰，包括甲基化、乙酰化、泛素化等。本项目针对组蛋白H3第4位赖氨酸的甲基化修饰(H3K4me)进行了深入研究。首先研究了H3K4甲基化在胚胎核重编程中建立与维持的甲基转移酶和去甲基化酶，确定了甲基转移酶ASH2L和去甲基化酶LSD1是维持胚胎核重编程中H3K4甲基化平衡的关键酶；MLL2和RBP2协同维持H3K4me3参与调节早期胚胎胚系分化；对H3K4甲基化的功能研究发现，ASH2L介导H3K4甲基化可以促进植入前胚胎的发育；利用ChIP研究了H3K4甲基化下游的靶基因，发现多能性转录因子OCT4和SOX2是H3K4甲基化直接的下游靶基因，H3K4甲基化与靶基因的近端启动子区(proximal promoter regions)结合，形成开放的染色质结构，促进靶基因的转录。此外，一个重要的发现是，H3K4去甲基化酶LSD1促进了上皮性卵巢癌细胞的增殖、侵袭和迁移，初步揭示了LSD1在卵巢癌细胞中异常活化的信号通路—EGFR/PI3K/AKT/LSD1，提示LSD1可能是卵巢癌治疗的新靶点。研究结果表明，ASH2L通过介导H3K4甲基化，上调转录因子OCT4、SOX2等表达，促进胚胎核重编程进程，进而指导植入前胚胎的发育。该研究成果为探明细胞重编程机制和提高治疗性克隆效率提供理论依据。