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在个体发育过程中，表观遗传修饰，尤其是组蛋白的变化直接决定了基因表达的组织特异性。PRMT5作为最重要的Ⅱ型蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)，主要催化组蛋白H4R3的对称性双甲基化(H4R3me2s)。肝脏是人体最重要的功能器官之一，担负着代谢、解毒和分泌等功能。但是目前，对于精氨酸甲基化在肝脏中的作用仍不清楚。 为了研究精氨酸甲基化在肝脏中的功能，我们构建了在肝细胞中特异性敲除PRMT5的小鼠。突变体小鼠的外观正常，可育，并且在发育过程中没有表现出明显肝脏功能异常，也没有检测到肝细胞损伤。但是，进一步的研究发现，突变体肝脏中出现一群超大的单核肝细胞，并且伴随有轻度的门区反应和纤维化。随着年龄的增加，突变体肝脏中变大的肝细胞逐渐增多，并且肝细胞的细胞核直径呈现出逐渐增大的趋势。流式细胞术和免疫组化分析表明，突变体肝脏的多倍体化模式发生了显著改变，表现为双核多倍体的减少和单核多倍体的比例增加，这种现象类似文献中报道的病理性多倍体化。 为了进一步研究PRMT5调控病理性多倍体化的细胞学机制，我们用BrdU/EdU双标记方法在体外和体内分别追踪PRMT5缺失肝细胞的多倍体化过程。我们确认，PRMT5缺失的肝细胞主要通过内复制的方式产生单核多倍体。为了找到PRMT5的下游靶基因，我们进行全基因组的表达谱(Microarray)分析，发现Cdkn1a(p21)在突变体肝脏中表达上调。用重组腺相关病毒(rAAV)在肝细胞中过表达靶向p21的shRNA敲降p21的表达，能有效恢复PRMT5缺失引起的单核多倍体的增加和门区反应，说明p21是PRMT5的下游靶基因。染色质免疫共沉淀(ChIP)实验表明，PRMT5能结合在p21的启动子区域并催化H4R3me2s，抑制p21的转录。 为了进一步揭示PRMT5缺失对于肝脏功能的影响，我们研究在70％肝切除模型和四氯化碳引起的肝损伤模型中，PRMT5缺失的肝脏是否能够恢复和再生。结果表明，在这两种模型中，PRMT5缺失的肝脏均表现出再生障碍。p21的高表达可能是引起再生障碍的原因之一。PRMT5缺失的肝细胞启动增殖的能力有缺陷，并且在再生过程中进一步发生内复制。因此，PRMT5对于肝细胞的再生能力是不可缺少的。 总的来说，我们发现PRMT5介导的组蛋白修饰H4R3me2s能通过抑制p21的转录，阻止肝细胞的内复制和肝脏的病理性多倍体化。本论文首次证明了，表观遗传修饰在肝细胞多倍体化过程中具有重要的调控作用。在病理性多倍体化过程中，我们证明了内复制，而不是胞质分裂失败，才是产生单核多倍体的主要途径。因此，我们的研究对于解释肝细胞多倍体化的机制是一个有力的补充。此外，在慢性肝脏疾病的情况下，单核多倍体肝细胞往往大量富集，而我们的研究暗示了，单核多倍体比例的增加可能与肝脏的再生能力下降有关。因此，本论文进一步揭示了肝脏病理性多倍体化的机制，并为相关肝脏疾病的研究和治疗提供了理论依据。