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表观遗传学是指在DNA序列不改变的前提下,引起可遗传的基因表达或是细胞表现型的变化。其研究主要包括基因选择性转录表达的调控和基因转录后调控,前者包括DNA甲基化、基因印记、组蛋白修饰和染色体重塑;后者包括非编码RNA、微小RNA、反义RNA、内含子及核糖开关等。DNA甲基化是指DNA序列中的腺嘌呤(Adenine, A)或胞嘧啶(Cytosine, C)在甲基转移酶的催化下与甲基发生共价结合,这一变化可在细胞分裂过程中传递给子细胞。DNA甲基化是正常发育、分化所必需的,对基因表达模式以及基因组的稳定性起重要调节作用。胞嘧啶的甲基化修饰是一个可逆的动态过程,即5mC存在去甲基化过程。它主要由Tet(tet methylcytosine dioxygenase)编码的TET蛋白家族负责,它们是一类α-酮戊二酸(alpha-ketoglutaricacid,α-KG)和Fe2+依赖的双加氧酶,在DNA去甲基化过程中起着关键性的作用。目前,TET蛋白在去甲基化中的功能,催化机制都已经明确,但对其的调控机制还不是很清楚。本论文通过以下三个方面进行详细阐述:
一.miR-29b靶向Tets的3’UTR
microRNA(miRNA)是一类内源性、长度为20-25nt的小RNA,具有广泛多样的生物学功能。本研究首先通过多种在线预测工具,发现三个Tets基因都是miR-29abc的靶基因。经过3’UTR荧光素酶验证,miR-29b抑制效率最高,因此将它作为后续研究的重点。
二.miR-29b在小鼠胚胎发育早期调控Tets的表达
通过在小鼠胚胎早期发育过程中的受精卵1-细胞期注射miR-29b的mimic(过表达miR-29b)和inhibitor(下调miR-29b),以及Cas9介导的Tets突变质粒,研究miR-29b与TETs的作用关系和对胚胎发育的影响,发现miR-29b可以下调Tets的表达,并且可以影响胚胎发育,与突变Tets对胚胎发育的影响一致。
三.miR-29b通过调控Tets,降低间充质干细胞成骨细胞分化效率
在人间充质干细胞定向成脂肪细胞、成骨细胞分化过程中,通过小RNA测序,发现miR-29b显著性下调,Tet1和Tet3则显著性表达上调。因此借助此分化系统,通过慢病毒介导的Cas9突变间充质干细胞中miR-29b后,沿成脂肪细胞和成骨细胞方向分化,它能显著促进间充质干细胞成骨细胞分化效率。
一.miR-29b靶向Tets的3’UTR
microRNA(miRNA)是一类内源性、长度为20-25nt的小RNA,具有广泛多样的生物学功能。本研究首先通过多种在线预测工具,发现三个Tets基因都是miR-29abc的靶基因。经过3’UTR荧光素酶验证,miR-29b抑制效率最高,因此将它作为后续研究的重点。
二.miR-29b在小鼠胚胎发育早期调控Tets的表达
通过在小鼠胚胎早期发育过程中的受精卵1-细胞期注射miR-29b的mimic(过表达miR-29b)和inhibitor(下调miR-29b),以及Cas9介导的Tets突变质粒,研究miR-29b与TETs的作用关系和对胚胎发育的影响,发现miR-29b可以下调Tets的表达,并且可以影响胚胎发育,与突变Tets对胚胎发育的影响一致。
三.miR-29b通过调控Tets,降低间充质干细胞成骨细胞分化效率
在人间充质干细胞定向成脂肪细胞、成骨细胞分化过程中,通过小RNA测序,发现miR-29b显著性下调,Tet1和Tet3则显著性表达上调。因此借助此分化系统,通过慢病毒介导的Cas9突变间充质干细胞中miR-29b后,沿成脂肪细胞和成骨细胞方向分化,它能显著促进间充质干细胞成骨细胞分化效率。