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科研進展

廣州健康院揭示H3K27me3去甲基化酶KDM6家族調控人神經發生的關鍵作用

發表日期:2020-02-12供稿:單永禮來源:放大 縮小

  1月20日,中國科學院广州生物医药与健康研究院潘光錦课题组在Nature Communications上发表了题为“JMJD3 and UTX determine fidelity and lineage specification of human neural progenitor cells”的研究論文。该研究发现了H3K27me3去甲基化酶JMJD3和UTX在人神经干细胞的维持及神经亚类细胞命运特化过程中的必要且一致的作用。 

  神经发生是一个连续且高度有序的过程,是从多能干细胞到神经干细胞及各种各样的神经元和胶质细胞等特化细胞谱系的过程,在人胚胎发育过程中发挥着关键的作用。而表观遗传修饰在维持细胞特性及细胞命运决定过程中发挥重要作用。但是,人神经发生的精确表观遗传调控机制仍尚未明确。2017年9月,潘光錦课题组在Nature Communications上报道了执行H3K27me3甲基转移酶功能的多梳蛋白复合物2(PRC2)特化人神经外胚层形成的关键作用。然而,H3K27me3去甲基化酶KDM6家族(JMJD3/KDM6B和UTX/KDM6A)调控人神经发生的作用及确切机制尚未阐明。 

  研究發現,敲除KDM6s(JMJD3和/或UTX)的人胚胎幹細胞可正常形成神經幹細胞,但人神經幹細胞增殖能力減弱且不能有效分化形成神經元和神經膠質細胞。機制上,JMJD3和UTX富集在神經發育相關基因上,且敲除KDM6導致這些基因的H3K27me3積聚及DNA可進入性減少。該研究揭示了KDM6s在特化神經幹細胞和神經亞類細胞的差異需求,且強調了單個表觀遺傳調控因子在細胞命運決定中的重要作用。 

  該研究揭示了KDM6s依賴的H3K27me3去甲基化在人神經發生過程中特化譜系保真性和命運決定中的關鍵作用。結合課題組前期報道的PRC2特化神經外胚層的關鍵作用,該系列研究闡明了H3K27me3的甲基化和去甲基化在人神經發生過程中的從多能幹細胞到神經亞類細胞的連續譜系特化中的差異需求。此系列研究也爲探索細胞命運決定的調控和研究神經系統相關疾病發生發展的分子機制及尋找新的治療靶點提供了可參考的思路。 

  潘光錦研究員为論文的通讯作者,单永礼博士、博士生张燕琪、博士生赵圆为論文的共同第一作者。该研究工作得到了科技部、中科院、国家自然科学基金委、广东省及广州市科技项目的资助。 

  論文链接

  

  H3K27me3的甲基化和去甲基化在人神經發生過程中的差異需求 

  

  

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