DNA甲基化调节SOX9基因表达对性别决定的作用

During mammalian development, DNA methylation plays important roles in sex determination and differentiation. This project is going to study the mechanism by which DNA methylation controls SOX9 gene expression while WDR5 regulates its expression leading to DNA methylation alterations at its promoter. We are going to dissect the relationship between the dynamic change mode of DNA methylation, histone modifications and related responsible complex during development, and thus to reveal how the DNA methylation regulates SOX9 gene expression to influence the sex determination and differentiation from molecular, cellular and whole animal levels. These results will provide the theoretical basis for probing the internal connection between epigenetic reprogramming in primordial germ cells and their directional sex differentiation.

在哺乳动物个体发育过程中，DNA甲基化对性别决定和分化具有重要调节作用。本项目通过研究WDR5对SOX9基因调控过程中SOX9基因启动子上DNA甲基化的变化，阐明DNA甲基化调节SOX9基因表达的精细机制。课题将从分子、细胞及动物整体水平深入研究DNA甲基化的动态变化模式与组蛋白修饰标记及相关复合物的关系，从而揭示DNA甲基化在发育过程中调节SOX9基因表达从而影响性别决定及分化的分子机理。这些结果将为研究原始生殖细胞（PGC）的表观遗传重编程与性别定向分化的内在关系提供理论依据。

在哺乳动物个体发育过程中，DNA甲基化对性别决定和分化具有重要调节作用。WDR5是MLL复合体的重要成员，会引起基因5’端编码区组蛋白H3K4的甲基化。本项目通过研究WDR5对SOX9基因调控过程中SOX9基因启动子上DNA甲基化的变化，阐明DNA甲基化调节SOX9基因表达的精细机制。在项目中，我们构建WDR5过表达和knockdown的LNCaP细胞,发现在WDR5过表达的LNCaP细胞能促进SOX9的表达，而WDR5 knockdown则能抑制SOX9的表达。与此一致的是，WDR5 过表达的LNCaP细胞中，SOX9上组蛋白H3K4甲基化和H3K9乙酰化显著提高，H3K9和H3K27甲基化则显著下降。DNA甲基化分析结果也证实SOX9基因启动子上DNA甲基化显著降低。此外，我们通过构建SOX9过表达的LNCaP细胞，还发现了SOX9能提高WDR5启动子上组蛋白标记H3K4me2，H3K4me3的水平，WDR5的含量也显著上升，表明SOX9同样能调控WDR5的表达。综上所述，我们的研究发现：（1）WDR5在SOX9基因表达的过程中起调控作用；（2）WDR5与SOX9相互作用，SOX9上调WDR5的表达, 可能在性别决定过程中具有促进作用。这些结果将为研究原始生殖细胞（PGC）的表观遗传重编程与性别定向分化的内在关系提供理论依据。