三胸家族核心成员ASH2L调控小鼠大脑皮层发育的分子机制探索

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三胸家族(Trithorax Group Proteins,TrxG)与多梳家族(Polycomb Group Proteins,PcG)是一组高度保守的组蛋白修饰复合物。TrxG通过促进组蛋白形成H3K4me3修饰活化基因转录,而PcG通过促进组蛋白形成H3K27me3修饰抑制基因转录。二者之间的拮抗平衡对细胞命运决定、个体发育、疾病发展等生命过程有重要调控作用。ASH2L(Absent,Small,Homeotic-2-Like)是TrxG的核心成员,实验室前期研究发现,小鼠大脑皮层特异性敲除Ash21会导致其前体细胞(Neural Progenitor Cells,NPCs)增殖能力减弱,凋亡增加,伴上层神经元生成减少和迁移障碍,并通过生物信息学分析,发现在小鼠大脑皮层中敲除Ash21可能导致其Wnt通路活性降低。本研究工作则进一步探究了 ASH2L调控小鼠大脑皮层发育的机制。本研究通过鼠胚电转Ash21-shRNA验证缺失ASH2L会导致NPCs自我增殖能力降低这一表型,并发现前期构建的大脑皮层特异性敲除(Ash21 Conditional Knockout,Ash21-cKO)小鼠的大脑皮层中多种Wnt通路激活因子的RNA或蛋白水平下调,并且ChIP-seq结果显示ASH2L与H3K4me3在Wnt通路相关因子基因启动子区域有分布(Tcf711、Tcf712、Tcf4、Neurog2及Celsr1),鼠胚电转pCIG-Δ-β-catenin质粒可以回复NPCs增殖能力。此外,我们还发现Ash21-cKO小鼠大脑皮层细胞周期相关蛋白表达紊乱,多种钾离子通道基因转录受到抑制,TrxG核心成员DPY30蛋白水平减少,并进一步对敲除Ash21对TrxG及PcG拮抗平衡系统的影响进行了讨论。综上所述,ASH2L可以通过调控经典Wnt通路相关因子的启动子区域组蛋白H3K4三甲基化修饰,进而调控NPCs增殖活性。此外,ASH2L还可以通过调控细胞周期相关蛋白、钾离子通道的表达及TrxG核心成员DPY30蛋白水平,参与小鼠大脑皮层发育过程的调控。
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