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胚胎干细胞和诱导多能干细胞中由于细胞快速增值和自我更新导致细胞复制压力增加,引起DNA损伤,进而对多能细胞基因组稳定造成威胁。体细胞中DNA损伤积累会引起基因功能的缺失或增加,最终可能导致疾病的发生。然而干细胞DNA损伤会遗传给分化的各种类型的细胞和器官。诱导多能干细胞在形态,功能和基因表达等方面与胚胎干细胞类似,给临床上个体化治疗带来希望,但是诱导多能干细胞基因组稳定性和致癌性使iPSCs在临床上的应用上存在安全隐患。有研究表明体细胞重编程过程中四因子的表达和细胞诱导转化成多能干细胞过程中细胞复制压力增加,导致DNA损伤积累,从而影响重编程效率和诱导多能干细胞的基因组稳定。所以提高重编程效率和维持诱导多能干细胞的基因组稳定性对多能干细胞在临床上的应用有着重要的研究意义。基因组稳定性维持对于准确传播遗传信息至关重要。它依赖于染色体的成功复制,以及随后染色体在有丝分裂期间的均匀分离。Plk1-interacting checkpoint "helicase"(PICH)是一种DNA移位酶,在细胞有丝分裂其有着特别的功能[1]。是有丝分裂后期超细纤维桥(UFBs)上的生物标志物。UFBs对细胞基因组维持非常重要,UFBs解离失败会影响有丝分裂后期细胞染色体准确的分离,从而影响细胞基因组的稳定。已有研究表明PICH能够促进有丝分裂其染色体的正确分离[2],在维持细胞基因组稳定上有着重要的作用。PICH在维持细胞基因组稳定中有着重要作用,然而PICH在干细胞和诱导多能干细胞中的的作用尚不明确,所以本课题在体细胞重编程诱导多能干细胞过程中胚胎干细胞中探究PICH的功能及相关的机制。首先我们检测胚胎干细胞,诱导多能干细和胚胎成纤维细胞中PICH的表达水平,发现干细胞中PICH表达显著增加。我们从PICH缺失的胎鼠中提取胚胎成纤维细胞细胞(MEFs)进行重编程实验,发现PICH缺失的MEFs细胞的重编程效率几乎为零。通过转录组测序我们发现PICH缺失导致细胞周期和DNA复制等通路相关基因表达受到抑制,同时免疫荧光实验发现PICH缺失的细胞中DNA损伤蛋白γH2AX阳性细胞,微核和染色体桥数目均显著高于野生型细胞。通过Co-IP和质谱联合分析我们发现干细胞中PICH与Rif1蛋白存在相互作用,已有研究表明Rif1对缓解细胞复制压力维持基因组稳定也有着重要的作用,我们研究结果发现干细胞中敲除Rif1时,严重影响干细胞基因组的稳定,我们还发现Rif1缺失也能导致重编程效率降低。综上所述,本课题首次发现了PICH蛋白在重编程过程中的重要性,并深入探究了PICH调控重编程效率的机制,揭示了PICH通过与Rif1相互作用缓解重编程过程中复制压力,维持重编程细胞基因组稳定,从而影响重编程效率。