维甲酸是一种维生素A的衍生物,可以在体外诱导胚胎干细胞向神经细胞分化。microRNA是一类广泛分布于动植物体内的小RNA,通过抑制靶基因的翻译来调控基因表达。microRNA在神经系统的发育以及神经细胞的分化过程中起重要作用。那么在维甲酸诱导胚胎干细胞向神经细胞分化的过程中,是否有microRNA参与?其作用机制又是什么呢?在维甲酸体外诱导小鼠J1胚胎干细胞向神经定向分化过程中,通过荧光定量PCR检测了 23种和胚胎发育密切相关的microRNA的表达变化。最后选择了诱导前期始终处于高表达的miR-219作为对象,研究其在ES细胞向神经分化过程中的调控作用。首先利用miR-219的模拟物,以及在维甲酸诱导条件下用miR-219抑制剂分别处理J1 ES细胞,通过实时定量PCR、蛋白免疫印迹以及免疫荧光实验,在转录水平、翻译水平和细胞水平上证明:维甲酸诱导的miR-219表达上调会导致胚胎干细胞向神经分化。随后通过在线数据库预测了 miR-219的潜在靶标基因,并通过双荧光素酶报告检测系统、荧光定量PCR以及蛋白免疫印迹发现miR-219能抑制Foxj3与Zfp238基因的翻译,而对其转录水平没有影响。从而证明了 Foxj3与Zfp238为miR-219的靶标。Foxj3与Zfp238基因在胚胎干细胞向神经的定向分化过程中起什么作用?我们通过瞬时转染使Foxj3与Zfp238基因在J1细胞中过表达,随后用维甲酸诱导分化。和对照组相比,转染这两个基因,维甲酸诱导后神经元标志基因Nestin的表达受到了明显的抑制。将Foxj3与Zfp238克隆进慢病毒表达载体,共同转染细胞,筛选得到稳定转染过表达这两个基因的ES细胞系。通过体外诱导分化实验,发现在维甲酸诱导条件下,该细胞系不向神经分化。由此证明了 Foxj3与Zfp238基因在神经分化中的“分子开关”作用。总之,本研究首次发现维甲酸诱导miR-219表达上调,miR-219通过靶向Foxj3和Zfp238基因促进小鼠胚胎干细胞向神经分化。这一结果从microRNA的角度阐述了维甲酸诱导胚胎干细胞向神经定向分化的分子机理,为维甲酸在神经分化研究的应用提供了理论基础,同时还对小鼠microRNA的功能网络做出重要补充。