腺苷酸激酶4在大鼠胚胎内胚层前期细胞中的表达

为了研究腺苷酸激酶4(AK4)在大鼠胚胎内胚层前期细胞(XEN-P)分化过程中所起的作用,试验采用蛋白免疫印迹和RNA干扰的方法,检测了AK4在XEN-P细胞中的表达。结果表明:AK4的表达随着XEN-P细胞的分化呈逐渐上升的趋势;干扰AK4的表达后对XEN-P细胞的形态和细胞周期均无影响。说明AK4的表达与XEN-P细胞的分化程度呈正相关。

过表达Gata6诱导分离猪胚外内胚层干细胞样细胞

本研究对Gata6(G6)在猪诱导多能性干细胞(iPS细胞)以及胚外内胚层干细胞(XEN细胞)样细胞分离中的作用进行深入解析。从农大香猪的胎儿组织提取mRNAs,反转录为cDNAs,以此为模板克隆所需基因,构建逆转录病毒质粒pMXs-pOct4、pMXs-pSox2、pMXs-pKlf4、pMXs-pMyc、pMXs-pGata6、pMXs-pLin28、pMXs-pTbx3以及pMXs-pNanog,运用不同的基因组合感染猪胎儿成纤维细胞(PEF)。结果表明,Gata6与Oct4、Sox2、Klf4和mMyc(简称G6OSKM)共转染可以提高早期重编程效率,Gata6代替Oct4,与Sox2、Klf4和mMyc(简称G6SKM)可以诱导猪胎儿成纤维细胞为iPS(Induced pluripotent stem)细胞,但与OSKM(Oct4、Sox2、Klf4和mMyc)组相比,重编程效率下降。Gata6的过表达使获得的猪iPS细胞在重编程后期发生了分化,形态类似XEN细胞,这些细胞在小鼠胚外内胚层干细胞培养液培养可以维持XEN细胞的形态,表达胚外内胚层干细胞的标记基因,如Gata4、Gata6和Sox17。OSKM 4因子获得的猪iPS细胞过表达Gata6后,也可以产生胚外内胚层干细胞样细胞。综上表明,过表达Gata6可以进行猪胚外内胚层干细胞样细胞的分离,为从正常胚胎对猪XEN细胞的分离与建系,以及猪早期胚胎调控机制的解析提供理论依据。

双同源盒诱导小鼠胚胎干细胞向胚外内胚层分化的机制研究

目的·探索双同源盒(double homeobox,DUX)蛋白对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cell,mESC)向胚外内胚层(extraembryonic endoderm,XEN)分化潜能的影响及可能的作用机制。方法·使用慢病毒体系在mESC中构建过表达DUX细胞系,利用流式细胞术检测DUX过表达前后2细胞样细胞(2-cell-like cell,2CLC)的比例,并使用实时定量聚合酶链反应(real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,RT-qPCR)检测2细胞期特异性基因,如内源性Dux、锌指和SCAN结构域的蛋白质4c(zinc finger and SCAN domain containing 4c,Zscan4c)、锌指蛋白352(zinc finger protein 352,Zfp352)和鼠内源性反转录病毒-聚合酶(murine endogenous retrovirus-L polymerase,MERVL-pol)的表达。RT-qPCR检测过表达DUX的mESC多能性因子[nanog homeobox(Nanog)、kruppel-like transcription factor 4(Klf4)、性别决定区Y框蛋白2(sex determining region Y-box 2,Sox2)、八聚体结合转录因子4(octamer-binding transcription factor 4,Oct4)]和自然分化状态下各胚层标志性基因[内胚层(endodermal):GATA结合蛋白4(GATA binding protein 4,Gata4)、Gata6、Sox17;外胚层(ectodermal):微Ⅲ型β微管蛋白3(tubulin beta 3 classⅢ,Tubb3)、巢蛋白(Nestin);中胚层(mesodermal):心脏和神经嵴衍生物表达转录本1(heart and neural crest derivatives expressed 1,Hand1)、肌源性分化蛋白1(myogenic differentiation 1,Myod1)、激酶插入结构域受体(kinase insert domain protein receptor,Flk1)]的表达。挖掘公共转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)数据,通过分析胚外内胚层标志基因的表达水平,明确DUX对mESC向胚外内胚层分化的影响;通过对差异基因的功能及通路进行基因本体论(Gene Ontology,GO)富集分析、京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析和基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA),找出DUX作用的信号通路;深入分析已有的染色质免疫共沉淀技术结合二代测序(chromatin immunoprecipitation sequencing,ChIP-seq)数据,探究DUX的潜在靶基因。结果·2CLC比例升高和2细胞期标志基因表达上调,证明已成功构建过表达DUX细胞系。分子生物学实验显示过表达DUX后可有效维持mESC的多能性,与公共RNA-seq数据分析结果一致;差异基因分析发现,内胚层基因出现特异性上调;诱导mESC自然分化后,RT-qPCR检测实验表明XEN标志基因(Gata4、Gata6、Sox17)的mRNA表达出现显著上调(P<0.001),而中胚层、外胚层基因没有特异性变化。GSEA结果提示DUX可能激活了视黄醇代谢信号通路,ChIP-seq数据解析进一步揭示在DUX结合的peaks中存在已知的视黄酸受体motif,可激活下游与XEN发育相关的靶基因。结论·DUX与视黄酸信号通路密切关联,预示其激活了视黄酸信号通路,促进mESC倾向XEN分化。