Foxa2调控P19胚胎癌细胞心肌分化过程的分子机制

目的:研究转录因子forkhead box A2(Foxa2)在P19胚胎癌细胞心肌分化过程中的作用及其分子机制。方法:运用在P19细胞胚胎小体(embryoid bodies,EBs)培养基中加入二甲亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)的方法将P19细胞诱导分化成心肌细胞,运用反转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)方法检测诱导分化过程中不同时间点细胞样本中胚胎性干细胞多能性相关基因(Nanog)、心肌分化相关基因[Cerberus1(Cer1)和Sonic Hedgehog(Shh)]及Foxa2的mRNA水平,用免疫荧光染色的方法检测分化成熟的心肌细胞。同时分别运用转染真核表达质粒pCMV-rFoxa2(大鼠Foxa2)和构建稳定表达绿色荧光蛋白(green fluorescence protein,GFP)-rFoxa2 P19细胞株的方法以提高P19细胞中Foxa2的表达水平,采用RT-PCR和Western印迹的方法检测上述细胞样本中多能性相关基因和心肌分化相关基因的mRNA和蛋白水平,及其EBs分化体系中心肌分化相关基因的mRNA水平。结果:P19细胞经DMSO诱导后分化形成心肌细胞,并伴随有Foxa2的表达激活。转染pCMV-rFoxa2质粒能在P19细胞中瞬时高量表达rFoxa2并激活其下游Cer1的转录。运用稳定表达GFP-rFoxa2的P19细胞株增高Foxa2的表达可以抑制Nanog的表达,并激活Shh的表达,促进P19细胞EBs心肌分化,表达Cer1和心脏α肌动蛋白(actin,alpha cardiac muscle 1,Actc1)。结论:Foxa2参与P19细胞心肌分化过程,Foxa2在DMSO诱导P19细胞心肌分化过程中的作用机制可能为直接抑制Nanog的表达,并激活Cer1和Shh的表达。

干细胞心肌分化的表观遗传学机制

表观遗传学是一门新兴的遗传学分支,研究细胞核内DNA序列没有改变的情況下,基因功能的可逆的、可遗传的改变。表观遗传学调控机制涉及DNA甲基化、组蛋白翻译后修饰、染色质重塑和微小RNA调控等领域。有研究表明干细胞心肌分化过程中伴随着表观遗传学的改变,促进干细胞表观遗传修饰发生改变的药物可以诱导干细胞心肌分化,表观遗传学机制已成为目前研究干细胞心肌分化机制的热点,为干细胞在发育生物学、遗传学和再生医学等领域的应用提供了新的理论依据和手段。