我院黄承扬研究组在胚胎干细胞命运决定机制研究中取得重要进展

2017年03月09日 16时28分

3月7号,国际发育生物学顶级期刊Genes & Development(五年影响因子11.579)在线发表了汕头大学医学院黄承扬研究组与美国加州大学洛杉矶分校Michael Carey研究组的最新合作研究成果“Cbx3 Maintains Lineage Specificity During Neural Differentiation”。该研究工作揭示了DNA结合蛋白Cbx3能够与转录中介体Mediator相互作用,形成基因转录起始调控复合体,调控外中胚层发育的基因表达程序,是胚胎干细胞命运决定的关键调控元件。

干细胞的命运决定是人体的早期发育、器官修复、组织再生过程中不可或缺的重要环节。在体内或体外,胚胎干细胞能够自我更新并分化为机体几乎所有的细胞谱系,不仅可以作为发育生物学中研究机体发育和细胞谱系形成机制的模型,而且是再生医学细胞治疗技术的主要细胞类型之一。转录因子及其调控的基因表达程序在胚胎干细胞命运决定中发挥着重要功能。然而人们对转录调控复合体如何决定胚胎干细胞命运并维持细胞谱系特异性的分子机制问题仍不清楚。

黄承扬博士与Dr. Carey的研究组以胚胎干细胞向外胚层神经分化为模型对以上问题进行深入研究,通过分子生物学与生物信息学分析方法,揭示了DNA结合蛋白Cbx3在胚胎干细胞分化过程中从基因转录区结合因子向基因启动子区结合因子的转变。此前,黄承扬博士参与的一个研究项目就发现Cbx3是细胞重编程的重要调控因子,能够通过表观遗传与非表观遗传两种方式对细胞重编程中的基因表达程序进行调控,相关成果发表在2013年Nature Cell Biology期刊上。在此基础上,该研究工作结合生物化学与定量蛋白质组学分析方法鉴定出胚胎干细胞中Cbx3与转录中介体存在相互作用,共同存在于基因转录起始复合体中,并且在胚胎干细胞分化过程中发生蛋白质之间结合模式的改变。进一步分析发现Cbx3能够与转录中介体在基因转录调控区协同作用,激活外胚层神经系统发育相关的基因表达程序,抑制中胚层心血管循环系统发育相关的基因表达程序,从而维持神经干细胞谱系的特异性。该研究成果揭示了Cbx3所在的转录调控复合体决定胚胎干细胞命运的分子机制,不仅为以转录调控复合体成份为靶点提高胚胎干细胞分化效率的转化医学研究提供重要理论依据,而且有助于再生医学领域干细胞命运分子调控技术的开发与应用。

黄承扬研究组的硕士研究生李美阳作为共同作者参与了以上研究。该研究工作得到美国加州大学洛杉矶分校生物化学系主任Siavash K. Kurdistani的大力协助,同时得到了汕头大学医学院李嘉诚基金会和国家自然科学基金委的经费支持。

研究组负责人简介:黄承扬博士,2010年在中国科学院上海生命科学研究院生化细胞所获博士学位。2010年至2015年先后在美国斯蒂文森理工学院、美国斯坦福大学、美国加州大学洛杉矶分校以博士后研究员、研究助理的身份从事科研工作。长期致力于干细胞命运分子调控的基础与转化研究,与中科院上海生命科学研究院和美国加州大学多个实验室有深入合作,研究成果或综述已在国际著名学术期刊 Nature Cell Biology, Genes & Development, Molecular Cell, Cell Research, Biomaterials, Development, Drug Discovery Today等发表,论文被引用300余次。主持国家自然科学基金1项,申请专利1项。国际生化与分子生物学联合会,美国生化与分子生物学协会会员,Stem cell research期刊审稿人,干细胞与再生医学研究组负责人。 、

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