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早期胚胎神经发育是脊椎动物发育过程中最复杂、次序最严谨的事件之一。在该发育过程中,具有多种分化潜能的上胚层细胞在相关调控因子作用下被逐步决定到神经命运上来。目前,人们对表观遗传调控在早期神经发育和胚胎干细胞神经分化中的功能和机制,尤其是表观遗传调控网络和外部信号转导通路之间的相互调控关系知之甚少。表观遗传调控主要包括DNA甲基化,组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等修饰以及调控这些修饰的分子机制。在这些修饰状态中,组蛋白甲基化修饰最为复杂,其修饰可以发生在赖氨酸和精氨酸上,在调控染色质的动态结构及其转录功能上发挥重要作用。在本研究工作中,我们选择和鉴定了一个新的含有JmjC结构域的蛋白质KIAA1718(KDM7A),该蛋白是一个双功能组蛋白去甲基化酶,能够特异地去除组蛋白3尾部第9位和第27位赖氨酸上的二甲基(H3K9me2,H3K27me2)。进一步的研究发现,在所有已知的组蛋白去甲基化酶中KDM7A的表达在胚胎干细胞神经分化过程中上调最为明显。通过慢病毒介导的RNA干扰和基因过表达技术,我们对KDM7A在胚胎干细胞神经分化中的功能进行了深入分析,发现KDM7A具有促进胚胎干细胞神经分化的功能。详细的分子机制研究显示,KDM7A能够直接结合到信号分子Fgf4基因的核心启动子区域,通过对H3K9me2和H3K27me2的去甲基化修饰,正向调控Fgf4基因的转录水平。而抑制KDM7A表达所引起的胚胎干细胞神经分化受阻现象可被FGF4的过表达所逆转,表明FGF4作为KDM7A重要下游靶基因介导了KDM7A在胚胎干细胞神经分化中的功能。为研究KDM7A在体内神经系统发育过程中的功能,我们利用早期鸡胚系统对KDM7A的表达模式进行考察,发现KDM7A主要在早期鸡胚原条的上胚层细胞中表达。进一步的功能研究发现,KDM7A对于早期鸡胚神经板的生成具有正向调控作用。FGF4同样介导了KDM7A在鸡胚神经诱导过程中的功能。