Trithorax 基因家族调节造血干细胞"自我更新"机制的研究

造血干细胞 "自我更新"（Self-renewal）的特性对于人体终生维持造血与免疫系统的正常功能起着至关重要的作用。在前期的研究工作中，通过构建与分析基因敲除小鼠模型，我们发现Trithorax基因家族的成员Mll5参与了对造血干细胞"自我更新" 功能的调节。为进一步阐明Mll5基因调节造血干细胞"自我更新"的作用机制，本课题将：1）测试Mll5 蛋白质SET结构域的组蛋白甲基化酶活性；2）寻找可能与Mll5蛋白质相互结合的其它分子；3）鉴定Mll5蛋白质对下游HoxB2，HoxB5基因启动子的调节活性4）测试HoxB2，HoxB5基因对造血干细胞"自我更新"可能的调节作用。5）初步检测Trithorax家族其它成员参与造血干细胞"自我更新"的调节。这项研究不仅对于深入阐明调节造血干细胞"自我更新"的作用机制具有重要的生物学意义，而且对于临床诊断与治疗造血系统相关的疾病提供重要的实验依据

Trithorax蛋白家族参与了对启动子区域组蛋白H3K4的甲基化。MLL5蛋白是Trithorax蛋白家族的一个成员，过去的研究表明MLL5蛋白参与了细胞周期的调控，但其参与调控的具体的分子机制仍然不十分清楚。在本项目的研究中，我们通过质谱学方法，鉴定出MLL5蛋白能够与细胞周期调控因子HCF-1相互作用。进一步的研究发现MLL5蛋白上的HBM结构域与HCF-1蛋白上的Kelch结构域介导了两者的相互作用。激光共聚焦结果显示MLL5蛋白与HCF-1蛋白主要共定位于细胞核内。当在细胞中“敲低”MLL5的表达后，细胞增殖变缓，细胞周期阻滞在G1期。进一步的研究发现，在MLL5被“敲低”的细胞中，受E2F1调节的靶基因表达下调，而且这些基因启动子区域的H3K4三甲基化水平降低。此外，在其它Trithorax蛋白家族复合物中存在的蛋白亚基如ASH2L，RBBP5与WDR5，都不与MLL5蛋白结合，表明MLL5蛋白可能运用了与其它Trithorax蛋白家族成员不同的机制，来实现对组蛋白H3K4甲基转移酶活性的调控。综上所述，我们的研究结果揭示了MLL5蛋白能够与HCF-1蛋白结合，然后被“招募”到受E2F1调节的靶基因的启动子区域，参与对组蛋白H3K4的甲基化修饰与转录调控，进而促进细胞周期由G1向S期的转换。