9月22日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦課題組的最新研究成果，以PRC2 specifies ectoderm lineages and maintains pluripotency in primed but not naive ESCs為題發(fā)表在Nature Communications（《自然-通訊》）上，研究發(fā)現PRC2復合物決定人胚胎干細胞是否能向整個外胚層譜系分化，并在維持naive（幼稚態(tài)）和primed（始發(fā)態(tài)）兩種狀態(tài)的胚胎干細胞多能性中發(fā)揮不同作用。

　　組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化（H3K27me3）是一類非常重要的組蛋白修飾，通過抑制基因表達，在X染色體失活，胚胎發(fā)育和疾病的發(fā)生均發(fā)揮作用。H3K27me3的形成是由多梳蛋白抑制復合物2（PRC2）介導的。PRC2的核心組分是EED、SUZ12、EZH1和EZH2，其中EZH1和EZH2具有H3K27甲基轉移酶的功能。PRC2和它修飾的H3K27me3已被證明在小鼠胚胎發(fā)育過程中發(fā)揮關鍵作用，但它們在細胞命運轉變過程的作用機制，尤其是介導人胚胎干細胞多能性與分化過程中的作用尚不清楚。

　　潘光錦課題組通過CRISPR/Cas9介導的編輯技術，在人胚胎干細胞中分別敲除PRC2的核心組分，發(fā)現敲除PRC2的不同組分，人胚胎干細胞的形態(tài)不一致。完全缺失PRC2（SUZ12或EED或EZH1/EZH2）將導致人胚胎干細胞退出多能性狀態(tài)，發(fā)生傾向于產生中內胚層的逐漸自發(fā)分化；缺失EZH1或EZH2的人胚胎干細胞保持未分化狀態(tài)，但不能有效地產生神經外胚層。這說明PRC2維持人胚胎干細胞多能性是必需的，并特化神經外胚層的產生。

　　課題組通過構建可誘導性敲除PRC2的人胚胎干細胞，確認BMPs蛋白激活是PRC2缺失引起人胚胎干細胞自發(fā)分化的原因。課題組進一步展示缺失PRC2的小鼠胚胎干細胞可以維持自我更新狀態(tài)，但轉變成始發(fā)狀態(tài)的小鼠上胚層干細胞發(fā)生自發(fā)分化；將人胚胎干細胞轉變成幼稚態(tài)時，發(fā)現缺失PRC2可以維持其多能性狀態(tài)。以上結果揭示PRC2在細胞命運決定過程中譜系特化和不同多能性狀態(tài)的特異性作用，對人胚胎干細胞是否能向整個外胚層譜系分化起決定作用，并在維持naive（幼稚態(tài)）和primed（始發(fā)態(tài)）兩種狀態(tài)的胚胎干細胞多能性發(fā)揮不同作用。

　　研究工作得到了中科院、國家自然科學基金委、廣東省及廣州市科技項的資助。

　　論文鏈接

　　　　　　PRC2在細胞命運決定過程中譜系特化和不同多能性狀態(tài)的特異性作用