研究目的近年来,越来越多的研究发现,表观遗传调控在生物个体发育中具有重要的作用。其中,Polycomb group(PcG)蛋白是一类在进化上保守的蛋白复合物,是发育相关基因的表观遗传抑制因子。PcG介导的基因沉默主要由两个针对组蛋白尾巴的蛋白复合物参与:PRC1介导的H2AK119ubl,以及PRC2介导的H3K27me3。PRC1的分子结构非常复杂,其中与核心RING1A/B蛋白相互作用的多梳环指蛋白(Polycomb Group Ring Finger,PCGF)家族就有6个成员(从PCGF1到PCGF6),因此PRC1介导的基因沉默的分子机制较为复杂。其中,经典 PRC1(classical PRC1,cPRC1)蛋白复合物中包括 PCGF2 或 PCGF4。cPRC1复合物又可根据 PCGF2/4 与 CBX(CBX2/4/6/7/8)或 PHC(PHC1/2/3)的相互作用关系进一步分类为特定的亚群。非经典PRC1(nonclassical PRC1,ncPRC1)与PCGF1,PCGF3,PCGF5 或 PCGF6 以及 RYBP(RING1 和 YY1 结合蛋白)或YAF2(YY1相关因子2)相互作用,但不与CBX2/4/6/7/8或PHC1/2/3相互作用。除了核心亚基RING 1A/B和PCGF外,ncPRC 1复合物的组分中还包含RYBP,KDM2B,BCOR,BCORL1,SKP1 和 YAF2。目前,已有许多文章报道了 Pcgf家族部分成员对胚胎干细胞(ESCs)的调控作用。Pcgf1可激活ESCs向中内胚层分化;Pcgf2促进ESCs向中胚层分化;Pcgf3/5则促进ESCs向神经前体细胞分化。本研究选取了在胚胎干细胞(ESCs)中高表达的Pcgf6为研究对象。目前未见文章报道Pcgf6对ESCs的表观遗传调控作用,因此本文将探索Pcgf6对ESCs的表观遗传调控作用,完善Pcgf家族的生理学功能,以期为ESCs的发育和分化研究提供更多的研究方向。研究方法体内研究主要利用斑马鱼为模式动物,通过显微注射Pcgf6 Morpholino和Pcgf6 mRNA,通过整封原位杂交、PCR、ChIP-qPCR等方法研究了 Pcgf6在斑马鱼发育早期,主要是三胚层形成前的作用。体外研究主要利用P19细胞系模拟ESCs,构建Pcgf6敲降模型和Pcgf6过表达模型,利用PCR、ChIP-qPCR等方法经一步验证体内结果。研究结果通过对斑马鱼Pcgf6表达模式研究发现,Pcgf6在胚胎发育至75%-外包之前,具有较高的表达水平,之后表达下降。此时正是胚胎形成三胚层的重要时期,ESCs逐渐向三胚层分化。过表达Pcgf6后,胚胎发育明显迟缓,与维持斑马鱼胚胎干细胞多能性相关的转录因子pou5f1、klf4、sox2表达升高,并且pou5f1、klf4、sox2启动子处与转录抑制相关的H3K27me3和H2AK119ub1水平降低,与转录激活相关的H3K4me3水平升高。此外,我们在体外利用P19细胞为模型,敲低或者过表达Pcgff6,得到了同样的结果,因此我们认为Pcgf6对与维持ESCs的自我更新和多能性非常重要,并且是通过激活多能性相关转录因子发挥的作用。研究结论1.Pcgf6调控斑马鱼的早期发育;2.Pcgf6参与维持斑马鱼ESCs多能性的维持;3.Pcgf6对斑马鱼pou5f1、klf4、sox2具有转录激活作用;4.Pcgf6参与维持小鼠P19细胞多能性的维持,并同样具有转录激活作用,激活oct4、klff4、sox2。研究意义本研究首次在体外体内证明了 Pcgf6的转录激活作用,以及对ESCs多能性的维持作用,这与以往认为的PcG转录抑制作用不同,Pcgf6的转录激活作用丰富了 PcG在生物个体发育中的功能,进一步说明PcG在生物个体发育中具有多重功能。