间充质干细胞成骨分化中VDR及其靶基因参与表观遗传学调控机制的研究

间充质干细胞（MSC）是一类具有多向分化潜能的成体干细胞，在体外可被诱导分化成多种细胞类型。目前，MSC的定向分化技术已在临床实践中体现出巨大的应用前景，但MSC分化调控的分子及表观遗传机制还不清楚。维生素D受体（VDR）是一类重要的细胞核受体。研究显示，VDR可以通过刺激成骨特异性基因的表达而诱导成骨分化。我们的前期工作表明，在人MSC成骨分化过程中，VDR与基因组中组蛋白H3K9的去乙酰化和二甲基化密切相关。然而在此过程中，VDR参与了哪些基因的转录调控，以及具体的表观遗传调控机制不清楚。本项目拟运用各种芯片技术（表达谱芯片和ChIP-chip）在基因组水平鉴定MSC成骨分化过程中受表观修饰调控的VDR的靶基因；通过生物信息学和生物学功能的分析，确定在此过程中发挥重要作用的基因，并阐明VDR参与其调控的具体分子机制，为深入认识MSC定向分化中的表观调控机制提供新的线索和基础。

维生素D受体（VDR）在骨形成、炎症反应及肿瘤发生中发挥重要作用。我们前期ChIP-on-chip结果表明在MSC成骨分化过程中H3K9乙酰化水平下降和二甲基化水平上升的基因启动子区域存在大量潜在的VDR结合位点，暗示VDR可能参与了H3K9的修饰，但究竟参与了哪些基因的转录调控及具体的机制尚不明确。..本课题建立了诱导人、小鼠MSC和具有IPS特性的HMLE-snail细胞成骨分化的模型。发现人MSC早期成骨分化依赖于VDR的表达；过表达VDR能进一步促进早期成骨分化。还发现在人MSC早期成骨分化进程中，与细胞去分化相关的snail和干性基因发生了下调。我们的结果显示VDR与snail的表达存在负相关，同时证实VDR能够降低snail启动子的活性，并和HDAC3协同抑制snail启动子活性。分析发现在snail启动子近端存在着三个保守的E-box like的nVDRE序列。实验证实了VDR能通过与snail启动子上nVDRE结合招募HDAC3并形成抑制复合物共同抑制靶基因snail的表达，进而促进人MSC成骨分化。本研究确定了VDR的靶基因snail，并阐述了VDR对其调控的表观遗传机制及其在人MSC成骨分化进程中的作用，对于研究干细胞定向分化的表观遗传机制有重要的参考价值。