EDAG/THAP11相互作用调控HSC功能的分子机制研究

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造血干细胞(HSC,Hematopoietic stem cell)是血液系统各种成熟细胞的最初来源,其通过自我更新来维持 HSC群体的稳定,通过定向分化产生各种造血祖细胞进而分化成各种成熟血细胞。自我更新与分化的平衡是长期维持造血功能所必须的,其调控是个复杂的过程。转录因子是调控造血干细胞功能的驱动力,转录因子往往通过蛋白质相互作用的方式发挥精确的转录调控作用。EDAG(Erythroid differentiation-associated gene)是一种造血组织特异表达并可调节造血干细胞增殖与分化的重要转录辅助因子,具有双重转录调节活性。对EDAG结构分析发现该蛋白虽然可调节多种基因的表达,但并不具备任何已知的DNA结合结构域,我们推测很可能是通过与其他转录因子相互作用,发挥转录调控作用。THAP11(Thanatos-associated protein11)是THAP家族中的一员,其是一种含有C2-CH锌指DNA结合结构域,能够识别一段15bp(ACTACNNT CCCAG)左右双链DNA序列的转录因子。已知THAP11在胚胎干细胞的存活及多能性维持中发挥重要作用,但在造血干细胞中的作用尚无报道。前期实验证明EDAG与THAP11具有相互作用。因此,我们提出EDAG是否与THAP11形成转录调控复合体,通过结合染色体特定位点,选择性调节基因表达,进而调控HSC功能。  本研究中我们采用ChIP-Seq技术分析了EDAG及THAP11在K562中染色体上的结合谱,整合两者结合谱,生物信息学分析 EDAG与 THAP11在染色体上共结合的位点。利用全基因组表达谱芯片确定 EDAG与 THAP11调控的靶基因群,明确两者共调控的靶基因,然后对调控的靶基因群进行分析与构建报告基因载体验证。分析EDAG与THAP11上调与下调的基因群,对这些基因群进行GO分类及信息挖掘,揭示EDAG/THAP11调控基因表达的模式。数据分析得到了EDAG与THAP11同时结合且受EDAG影响的基因71个,主要富集在翻译、细胞衰老、组蛋白修饰、蛋白去泛素化及氨基酸代谢等过程。同时发现 EDAG与 THAP11调控的靶基因中,线粒体功能相关基因高度富集。通过免疫荧光我们发现敲低EDAG影响CD34+线粒体形态,线粒体发生融合,线粒体含量降低。这些结果提示EDAG在维持造血干细胞线粒体稳定中发挥重要作用,但是否与THAP11共结合发挥作用还需进一步的实验证实。  为了更深入的研究THAP11在造血中的作用,我们构建了Ronin(鼠源THAP11)条件性敲除小鼠。利用 Vav-Cre工具小鼠在造血细胞中特异性敲除 Ronin。首先我们对Roninloxp/+Vav-CreTg小鼠进行了表型的初步探索,结果显示该小鼠中Ronin的RNA水平及骨髓和胸腺中蛋白水平均明显表达下调。血象分析表明红细胞及血红蛋白含量减少。骨髓红细胞发育迟缓,早期发育的红细胞(EryA)比例升高,晚期EryC比例下降。脾和骨髓LSK比例降低,胸腺T细胞发育受阻,外周血、脾脏、骨髓B细胞比例下降。这些结果初步表明THAP11很可能影响了多个谱系造血细胞的发育和分化。
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