胚胎干细胞组蛋白密码识别蛋白的分离鉴定和功能研究

人工诱导多能干细胞（iPS）的成功充分证明了表观遗传调控在细胞属性中的决定作用；表观遗传调控的紊乱，与人类许多疾病的发生发展密切相关；同时，表观遗传调控的可逆性也为疾病的预防与治疗提供了新的理论依据。组蛋白翻译后修饰是表观遗传调控的重要组成部分，有证据表明，各种不同的组蛋白翻译后修饰及其衍生的众多组合构成了一系列复杂而又精妙的密码，细胞内存在大量的组蛋白密码识别蛋白，他们在一定程度上介导了组蛋白修饰在表观遗传调控中的作用作用。本课题一方面系统地鉴定体细胞和胚胎干细胞中的组蛋白精氨酸甲基化识别蛋白，另一方面以胚胎干细胞中广泛存在的H3K4甲基化和H3K27甲基化双修饰为模型，系统分离鉴定其密码识别蛋白。本项目的成功实施不仅能丰富完善组蛋白密码理论，而且有望促进对细胞编程和重编程的理解。

人工诱导多能干细胞（iPS）的成功充分证明了表观遗传调控在细胞属性中的决定作用；表观遗传调控的紊乱，与人类许多疾病的发生发展密切相关；同时，表观遗传调控的可逆性也为疾病的预防与治疗提供了新的理论依据。组蛋白翻译后修饰是表观遗传调控的重要组成部分，有证据表明其重要生物学功能在一定程度上由细胞内各种组蛋白密码识别蛋白介导。本课题的目标是研究一部分有代表性的组蛋白H3K4甲基化和H3K9甲基化修饰特异识别蛋白的作用机制和生物学功能；系统鉴定体细胞和胚胎干细胞中的组蛋白精氨酸甲基化识别蛋白及对是否存在的H3K4甲基化和H3K27甲基化双修饰识别蛋白进行分离鉴定研究。通过四年的努力我们对Nardilysin和PHF8等H3K4甲基化结合蛋白进行了研究，阐明了其结合H3K4甲基化修饰的特异性和基本生物学功能；我们研究了UHRF1和UHRF2对H3K9me2/3的结合特异性及其在DNA甲基化调控中的作用和分子机制；我们系统地分离鉴定了潜在的组蛋白精氨酸甲基化（如H3R17me2a/s和H4R3me2a/s）的特异结合蛋白，发现精氨酸甲基化主要起抑制而不是促进蛋白质与组蛋白的相互作用；我们还进行了针对H3K4me3和H3K27me3的双修饰特异结合蛋白的分离鉴定，虽然我们得到了分别识别H3K4me3或H3K27me3的结合蛋白，但没有发现针对双修饰的特异结合蛋白，表明双修饰的生物学功能很可能并不是通过特异双修饰识别蛋白来实现的。本项目的成功实施丰富完善了组蛋白密码理论，也促进对细胞编程和重编程的理解。