Nature子刊：干细胞表观遗传学控制机制

　　

生物通报道，英国Babraham研究所遗传发育实验室，剑桥大学胚胎干细胞研究中心的科学家近期研究发现胚胎干细胞的分化命运受甲基化的控制。相关的成果公布在11月的Nature子刊Nature Cell Biology上。

 

Wolf Reik和Myriam Hemberger领导的研究小组以小鼠胚胎干细胞为研究模型。研究发现，小鼠胚胎干细胞能发育成三个胚层里的任意细胞系，但是唯独不能发育成为滋养层的细胞系。这一点让科学家们感到疑惑，为了解开这一谜团，科学家们开展了细致的筛查工作。

 

研究发现，只有DNA甲基化不足的胚胎干细胞才具有分化成滋养层细胞系的能力。而控制DNA甲基化的又是什么因子呢？研究小组对胚胎干细胞进行基因组水平的分析，找出一种名为Elf5的转录因子，Ef5是控制甲基化的转录因子，通常在胚胎干细胞中受到抑制，但是在低甲基化的滋养层细胞里得到充足的表达，并且在甲基化缺陷的胚胎干细胞里也有充足的表达。

 

研究小组发现Ef5能与滋养层细胞的其他控制因子Cdx2和Eomes（具有抑制Ef5对滋养层细胞的控制功能）形成正反馈回路。

 

在胚泡发育早期，Ef5的后期作用可促进胚胎细胞的可塑性。因此说，Ef5是一个关键控制点（gatekeeper），对滋养层细胞系的生成具有重要的调控作用。

 

这种表观遗传控制理论丰富了胚胎干细胞的分化发育机制。

 

原文摘要：Epigenetic restriction of embryonic cell lineage fate by methylation of Elf5

 

【Abstract】

Mouse ES cells can differentiate into all three germ layers of the embryo but are generally excluded from the trophoblast lineage. Here we show that ES cells deficient in DNA methylation can differentiate efficiently into trophoblast derivatives. In a genome-wide screen we identified the transcription factor Elf5 as methylated and repressed in ES cells, and hypomethylated and expressed in TS and methylation-deficient ES cells. Elf5 creates a positive-feedback loop with the TS cell determinants Cdx2 and Eomes that is restricted to the trophoblast lineage by epigenetic regulation of Elf5. Importantly, the late-acting function of Elf5 allows initial plasticity and regulation in the early blastocyst. Thus, Elf5 functions as a gatekeeper, downstream of initial lineage determination, to reinforce commitment to the trophoblast lineage or to abort this pathway in epiblast cells. This epigenetic restriction of cell lineage fate provides a molecular mechanism for Waddington's concept of canalization of developmental pathways.

生物通 张欢