干细胞由于其具有分化的多能性及对损伤组织的修复功能,可以在临床应用于一些常规药物无法或很难治疗的疾病。但由于异体细胞治疗的免疫排斥和干细胞取材的伦理道德问题,限制了干细胞治疗的广泛及深入开展。诱导多能干细胞是将特定的转录因子导入动物体细胞中,使其重编程为形态及功能与胚胎干细胞相类似的细胞。这种技术使生产病人特异性的干细胞成为可能,但迄今为止,调控重编程确切的分子机制尚未阐明,仍然需要进一步的研究和探索。阐明这一表观过程的分子机理对于丰富重编程理论、再生医学、疾病特异性模型的建立及发育生物学研究具有十分重要的意义。近年来研究发现,一种广泛存在的组蛋白变异体H2A.Z是高等真核生物发育过程中所必须的,并且对基因转录、染色体分离、DNA配对和促进细胞周期向前推进等有重要作用。其还可以通过在不同生物过程中的掺入及缺失来调节基因的表达。本论文选取小鼠为试验动物,主要进行了以下几方面的研究：(1)取得小鼠胚胎成纤维细胞(MEF),并通过逆转录病毒为载体将Oct4、Sox2及Klf4三种多能基因在体外整合到MEF基因组中生产诱导多能干细胞(iPSC),然后对其多能性进行鉴定。(2)分别对诱导前(MEF)、中(病毒侵染后7天,7D)、后(iPSC)及小鼠胚胎干细胞(mESC)进行表达芯片分析,深入挖掘重编程过程中的分子机制。(3)使用ChIP-Seq方法在全基因组范围内定位重编程不同阶段组蛋白变异体H2A.Z的掺入位点,并结合基因表达芯片结果分析H2A.Z调控基因表达及与重编程的关系。综合本论文的研究结果,主要得出以下结论：(1)诱导多能干细胞模型的建立及鉴定MEF在病毒侵染后4-5天时会出现细胞凝聚的现象,并且随着诱导时间的延长凝聚程度逐渐加强,在诱导后13-14天可以观察到明显的类似于mESC样的克隆形成,并且AP染色呈阳性。经单克隆传代后,检测其具有正常的核型；干细胞特异性标记蛋白细胞免疫荧光染色呈阳性,相关多能基因具有与mESC类似的表达水平,将其注射到裸鼠皮下一个月后可以形成直径大约1.5cm的畸胎瘤,并且对畸胎瘤进行HE染色,可以观察到内、中、外,三胚层组织。(2)重编程过程中分子机制探索通过芯片结果分析我们发现,iPSC具有与mESC相似的基因表达谱,而与MEF表达谱差异较大,并且重编程所引起的大量基因表达变化主要发生在诱导后期(7D至iPSC).病毒的侵染可以引起MEF的免疫应激、DNA损伤及凋亡,阻碍细胞的增殖、永生化,进而抑制细胞的重编程进程。但多能基因的表达可以引起表观修饰的改变和染色质重构进而帮助多能基因组建调控网络,通过调控相关基因的转录继续重编程进程。P53通路可以通过调节细胞周期及基因组稳定性调控基因转录,在重编程过程中起到了重要的作用。(3)组蛋白变异体H2A.Z与重编程的关系对H2A.Z进行全基因组定位分析发现,其在转录起始位点(TSS)附近具有较高的富集度,且呈现出双峰的富集形式,随着诱导的进行这种富集程度先上升后下降,在iPSC中富集度最低。无论在诱导前、中、后,H2A.Z都倾向富集于高表达基因的TSS区域,并随着诱导过程中基因表达量的下降这种富集程度随之下降。我们对比了不同诱导阶段差异表达基因,发现无论是MEF-7D期,还是7D-iPSC期H2A.Z都有在表达量变化显著基因的TSS附近脱落的现象,而表达量变化较少的基因这种脱落现象不明显,并且在7D-iPSC期表达量变化较小基因的TSS附近,我们观察到获得H2A.Z富集的现象。