基础研究|广东发现PRC2复合物在人胚胎干细胞的重要作用

 　 近期，中国科学院广州生物医药与健康研究院潘光锦研究团队的研究成果：“PRC2 specifies ectoderm lineages and maintains pluripotency in primed but not naïve ESCs ”在Nature Communications在线发表。

     该研究发现PRC2复合物决定人胚胎干细胞是否能向整个外胚层谱系分化，并且在维持幼稚态和始发态两种状态的胚胎干细胞多能性中发挥不同的作用。

　   H3K27me3是一类非常重要的组蛋白修饰，通过抑制基因表达，在X染色体失活，胚胎发育和疾病的发生方面都发挥至关重要作用。H3K27me3的形成是由多梳蛋白抑制复合物2(PRC2)介导的。PRC2的核心组分是EED、SUZ12、EZH1和EZH2，其中EZH1和EZH2是具有H3K27甲基转移酶的功能。尽管PRC2和它修饰的H3K27me3已被证明在小鼠胚胎发育过程中发挥着关键作用，但是它们在细胞命运转变过程中具体作用机制，尤其是介导人胚胎干细胞多能性与分化过程中的具体作用还不清楚。

　　潘光锦研究团队通过CRISPR/Cas9介导的编辑技术，在人胚胎干细胞中分别敲除PRC2的核心组分，发现敲除PRC2的不同组分，人胚胎干细胞的形态不一致。完全缺失PRC2(SUZ12或EED或EZH1/EZH2)将导致人胚胎干细胞退出多能性状态，发生倾向于产生中内胚层的逐渐自发分化；而缺失EZH1或EZH2的人胚胎干细胞保持未分化状态，但是不能有效地产生神经外胚层。这些结果说明PRC2维持人胚胎干细胞多能性是必需的，并且特化神经外胚层的产生。

　　接着，研究团队通过构建可诱导性敲除PRC2的人胚胎干细胞，确认BMPs蛋白激活是PRC2缺失引起人胚胎干细胞自发分化的原因。该团队进一步展示缺失PRC2的小鼠胚胎干细胞可以维持自我更新状态，但是转变成始发状态的小鼠上胚层干细胞发生自发分化；将人胚胎干细胞转变成幼稚态时，发现缺失PRC2可以维持其多能性状态。以上结果揭示PRC2在细胞命运决定过程中谱系特化和不同多能性状态的特异性作用，对于人胚胎干细胞是否能向整个外胚层谱系分化起决定作用，并且在维持幼稚态和始发态两种状态的胚胎干细胞多能性发挥不同的作用。