胚胎干细胞（Embryonic Stem Cells,ESCs）是囊胚期内细胞团（Inner Cell Mass,ICM）细胞在适当的条件下体外培养得到的一类细胞,其具有无限自我更新和分化为胚胎三个胚层的能力,在研究胚胎发育、细胞治疗、组织修复和再生等方面应用广泛。近年来的研究表明超级增强子（Super Enhancer,SE）作为细胞类型特异性的大型顺式调控元件,在调控ESCs多能性和自我更新中起着关键作用,提示我们可以将SE作为研究胚胎干细胞分子调控机制新的切入点。在本研究中,通过分析小鼠胚胎干细胞（mouse Embryonic Stem Cells,m ESCs）H3K27ac的染色质免疫共沉淀测序（Chromatin Immunoprecipitation sequencing,CHIP-seq）数据,鉴定出334个小鼠胚胎干细胞中的SE,并选取排名第一的SE进行研究。与SE在同一拓扑结构域（Topologically associating domain,TAD）内存在一个在胚胎干细胞中发挥着重要作用的基因-Klf5（Kruppel like factor 5）,因此,我们将这个超级增强子命名为Klf5邻近超级增强子（Klf5 adjacent Super Enhancer,K5aSE）。本研究首先利用CRISPR-Cas9技术对K5aSE进行敲除,发现与WT（Wild type）细胞相比,K5aSE的缺失显著影响m ESCs的增殖和分化潜能,同时Klf5基因表达几乎被废除。而敲除Klf5同样影响m ESCs的增殖和分化,并且在K5aSE敲除的细胞系中过表达Klf5,能够恢复部分表型和基因表达,说明Klf5是其邻近SE发挥功能作用的重要下游靶基因。与此同时,虽然两种敲除产生相似的表型,但二者对m ESCs三胚层分化的调控作用不一致:K5aSE敲除抑制内胚层的分化并促进中外胚层的分化,而Klf5基因敲除主要抑制神经外胚层的分化;而且K5aSE敲除细胞系中大部分表达下调的基因,过表达Klf5不能够使其表达恢复,这些结果提示K5aSE可能还有其它靶基因。因此,为了发现K5aSE的其它靶基因,我们通过环状染色质构象捕获（4C-seq）实验找到了与K5aSE相互作用并且在其敲除后表达下调的靶基因,说明除Klf5外,K5aSE可能还调控其它基因与Klf5基因共同发挥作用,维持m ESCs的增殖和胚层分化。综上,我们发现K5aSE作为一个新的功能性SE,对维持m ESCs增殖和胚层分化十分重要,并且验证其下游靶基因Klf5在其中发挥重要的调控作用,同时也发现可能存在其它靶基因与Klf5的调控处于动态平衡。本研究为小鼠胚胎干细胞自我更新和多能性的分子机制提供了新的见解。