5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)，经由双加氧酶Tet家族蛋白(Tet1，Tet2和Tet3)催化5-甲基胞嘧啶(5mC)产生，被认为是DNA主动去甲基化过程中的重要中间产物。相比于体细胞和其他成体器官，5hmC集中分布于胚胎干细胞(ESC)和脑中。随着ESC的分化，细胞中的5hmC逐渐丢失，但是在神经细胞中仍维持较高水平。5hmC呈现这种细胞类型特异分布的机制和生理意义目前还不完全清楚。在本研究中，我们分别以ESC诱导向神经分化和自发分化为模型，通过比较ESC分化过程中Tet家族基因和5hmC含量的变化，对Tet家族在ESC分化过程中的功能及其调控方式进行了深入研究。　　本论文分别从以下两个部分进行论述:　　第一部分:Tet3在ESC向神经分化过程中的功能研究　　在ESC诱导向神经分化过程中，我们发现Tet3对神经前体细胞(NPCs)的维持和神经元的终末分化发挥关键作用。Tet3在未分化的ESC中几乎检测不到蛋白水平的表达，但是在向神经元分化过程中表达量迅速增加。敲除了Tet3的ESC可以正常自我更新和维持，但是向神经元定向分化受损。通过比较NPC标志基因Pax6和nestin的表达发现，Tet3敲除细胞系诱导NPC产生的效率与野生型ESC的效率相同，但是Tet3敲除的NPC很快进入凋亡，从而导致终末分化的神经元数量显著减少。另一方面，在ESC中过表达Tet3会导致某些早期分化标志基因的异常表达，说明Tet3的表达必须受到严格调控。进一步研究发现，在未分化的ESC中，Tet3启动子区域有较高水平的H3K27me3标记，这一标记通常表示基因表达受到抑制，而在神经前体细胞中，Tet3启动子区域的H3K27me3水平明显降低，提示我们PCR2可能参与了对Tet3表达的调控。我们的研究结果说明，Tet3对NPC中5hmC含量的维持非常关键，Tet3缺失的NPC将很快发生细胞凋亡，导致最终产生的神经元数量显著减少。　　第二部分:miR-29在ESC早期分化过程中的功能研究　　在ESC早期自发分化过程中，我们发现miR-29家族（包括miR-29a，miR-29b和miR-29c）可以直接调控Tet1的表达，参与ESC的早期分化调控。在小鼠ESC中，Tet1的表达水平和5hmC的含量都非常高，但是随着ESC的分化其含量都逐渐降低。与此相反，miR-29的表达水平却逐渐升高。体外实验证明，miR-29可以通过结合Tet13UTR来抑制其表达。稳定转染了miR-29前体的ESC，其Tet1的蛋白水平和5hmC的含量与对照相比均明显降低。miR-29过表达还可以造成ESC异常表达分化相关的基因标志物，这一结果与Tet1敲低的结果类似。我们的研究结果说明， miR-29可以通过调节Tet1的表达，参与ESC的早期分化过程。