作者:高绍荣等 来源:《细胞-干细胞》 发布时间:2020/12/25 15:28:07
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中国科学家揭示Dcaf11调控小鼠胚胎发育端粒延伸的作用机制

 

北京时间2020年10月24日凌晨0时,同济大学生命科学与技术学院高绍荣教授领导的团队与暨南大学鞠振宇教授领导的团队在Cell Stem Cell杂志上发表了题为“Dcaf11 activates Zscan4-mediated alternative telomere lengthening in early embryos and embryonic stem cells”的研究成果。

该研究发现了胚胎因子Dcaf11在小鼠早期胚胎和胚胎干细胞ALT介导的端粒延伸和维持中发挥重要作用。揭示了早期胚胎ALT过程中的关键因子及作用机制,为进一步理解早期胚胎ALT机制提供了重要的线索。

利用研究团队前期所绘制的小鼠植入前胚胎蛋白质组动态图谱,团队成员进一步在胚胎干细胞中对早期胚胎中潜在的ALT相关基因进行了筛选,并发现了一系列影响早期胚胎ALT过程的因子,其中Dcaf11对于促进胚胎干细胞ALT的激活最为明显。

随后研究人员构建了Dcaf11敲除小鼠,分析了Dcaf11在小鼠胚胎发育中的作用。结果显示Dcaf11的缺失会引起小鼠植入前胚胎发育率下降、基因表达异常和卵裂期胚胎端粒延伸速率下降。

图1:Dcaf11对Zscan4激活,胚胎发育以及端粒延长和维持的影响

此外,随Dcaf11敲除小鼠代数的增加,Dcaf11敲除小鼠端粒逐渐缩短。晚代数Dcaf11敲除小鼠骨髓造血干细胞造血重建能力及在应激状态下的损伤修复能力显著下降。

图2:Dcaf11敲除小鼠骨髓造血干细胞造血重建能力及在应激状态下的损伤修复能力显著下降

接下来研究人员对Dcaf11促进端粒延长的机制进行了探究。研究人员发现,Dcaf11作为E3泛素连接酶识别蛋白,靶向底物Kap1并促进其降解。在Dcaf11敲除的ESC中敲降Kap1可重新激活Zscan4,进而修复Dcaf11缺失引发的端粒缺陷,表明Dcaf11通过降解Kap1来激活Zscan4介导的端粒延伸。

研究者们进一步发现Kap1可结合在Zscan4的下游增强子上,通过维持该处的H3K9me3修饰来抑制Zscan4的激活。当细胞中过表达Dcaf11时,结合在Zscan4增强子处的Kap1被降解,Zscan4得以激活,进而促进端粒延长。

综上所述,这项研究揭示了Dcaf11在早期胚胎ALT介导的端粒延伸中的作用机制,为进一步理解早期胚胎端粒延伸和调控机制提供重要线索。

同济大学高绍荣课题组助理教授乐融融博士、直博生黄忆鑫、助理研究员张艳平、暨南大学鞠振宇课题组汪虎教授、同济大学高绍荣课题组硕士生林嘉明为该论文的共同第一作者,高绍荣教授、鞠振宇教授、乐融融助理教授为共同通讯作者。

该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、上海市科委等项目的支持。(来源:科学网)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.11.018

 
 
 
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