上海生科院揭示组蛋白乙酰化在人胚胎干细胞神经分化中的不同功能

　　组蛋白的表观遗传修饰以一种高度动态的变化过程来调节基因表达和生命活动。然而在人类的中枢神经系统发育和神经命运决定过程中，组蛋白（K3K9）乙酰化作为基因开放表达的分子标记，如何参与细胞的神经命运决定目前仍不清楚。

　　12月17日，国际学术期刊The Journal of Biological Chemistry 在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所景乃禾研究组的一项工作，研究人员利用人胚胎干细胞体外神经分化作为研究模型，发现H3K9乙酰化在从多能性的人胚胎干细胞分化到神经干细胞过程中呈现一个先降低后升高的动态变化过程，并据此将人胚胎干细胞神经分化划分为两个阶段：干细胞多能性的丢失和神经命运的决定两个过程。利用去乙酰化酶抑制剂阻断乙酰化的下调，抑制神经细胞的产生而使全能性基因维持高表达状态；而在神经命运决定阶段利用去乙酰化酶抑制剂上调组蛋白乙酰化，则促进神经干细胞的产生。这些结果提示H3K9乙酰化在人胚胎干细胞多能性维持和神经命运决定中具有不同的功能。

　　ChIP-seq实验发现H3K9乙酰化在胚胎干细胞中主要分布在全能性相关基因的启动子区域，而该修饰在神经干细胞中则主要分布在神经发育相关调控因子的启动子区域，从而证明H3K9乙酰化在人胚胎干细胞和神经前体细胞中具有不同的下游靶基因。研究组也对组蛋白去乙酰化酶的功能进行鉴定，发现HDAC3和HDAC1/5/8在人胚胎干细胞神经分化的不同阶段发挥不同的功能。

　　该工作得到了国家科技部、国家基金委、中科院以及上海市科委经费的支持。