新闻

生研院方东实验室在Nature Communications杂志阐明了H3K27me3作为关键调控因素在Wnt3a诱导的细胞不对称分裂过程中起到重要作用

编辑:张丹丹 来源:生命科学研究院中文网 时间:2021年10月14日 访问次数:10  源地址

Wnt信号通路在干细胞的生长发育、干性维持、肿瘤发生和转移等过程中都起到非常重要作用。但由于Wnt信号通路调控依赖于WNT配体的浓度梯度,导致其体内研究尤其困难。研究表明,WNT3a蛋白偶联的磁珠可以在空间上产生Wnt信号的梯度分布,并且能够诱导小鼠胚胎干细胞产生不对称细胞分裂。当细胞与磁珠接触并且分裂之后,靠近磁珠的子细胞会维持干细胞干性,而远离磁珠的子细胞发生细胞分化1。在此过程中,亲本和新合成的组蛋白同样以不对称的方式分离到子细胞中,导致组蛋白在两个子细胞中的差异继承2。然而这种细胞不对称分裂背后的转录和表观遗传变化尚未阐明。

20211012日,生研院方东实验室在Nature Communications在线发表了题为“Joint single-cell multiomic analysis in Wnt3a induced asymmetric stem cell division”的研究论文。论文中作者建立了一种新的测序方法—SET-seqsame cell epigenome and transcriptome sequencing),该方法可以同时在单个细胞中捕获蛋白-染色质互作和基因表达信息。利用SET-seq,作者对Wnt3a诱导小鼠胚胎干细胞的不对称分裂进行了深入分析研究,揭示了在分化过程中维持和重置干细胞命运的基因调控机制。

SET-seq首先分离同一细胞的细胞核以及细胞质RNA之后基于Tn5转座酶,在细胞核中对目标蛋白结合的染色质片段进行表观文库构建同时反转合成细胞质RNAcDNA使用Tn5转座酶对cDNA/RNA杂交链进行转录组文库构建(图1ASET-seq不仅能够在少量细胞中进行,并且能够应用到单细胞水平。其建库方法简单,能够在实验室内快速建立实验系统。Wnt3a诱导的小鼠胚胎干细胞不对称分裂过程中,作者在单细胞水平上利用SET-seq联合检测了子细胞中H3K27me3H3K4me3以及对应的基因表达。通过基因表达的差异性将细胞分成了“Mix”“Proximal”以及“Distal”三个不同的细胞,并且发现其中的“Proximal”以及“Distal”两个亚群中主要分布了非对称分裂的子细胞,而“Mix”亚群中则主要分布了对称分裂的子细胞进一步分析了在子细胞中H3K27me3H3K4me3基因表达之间的关系发现H3K27me3不对称细胞分裂中的基因表达变化具有较强相关性,并且在对称分裂的“Mix”细胞亚群marker基因上具有更高的富集程度,说明H3K27me3在细胞非对称分裂中起到了关键作用(图1B。在H3K27me3甲基转移复合物PCR2的相关元件中,只有AEBP2对称分裂的“Mix”细胞亚群中表达量高于其他两个细胞群。敲除Aebp2后产生不对称分裂细胞的比例升高,进一步证实了H3K27me3作为关键调控因素在Wnt3a诱导的细胞不对称分裂过程中着重要作用。

方东研究员为本文的通讯作者,博士研究生孙中兴、唐寅、张燕君和房圆为共同第一作者,该工作受到国家自然科学基金的资助。

1. 通过SET-seq证实了在Wnt3a诱导的小鼠胚胎干细胞不对称分裂过程中H3K27me3作为关键调控因素起到了重要作用A. SET-seq建库原理。ConA beadsConcanavalin A beadsB. H3K27me3Wnt3a诱导的细胞不对称分裂起到重要作用。TSS,转录起始位点;TES,转录结束位点。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26203-0


参考文献:

1  Habib, S. J. et al. A Localized Wnt Signal Orients Asymmetric Stem Cell Division in Vitro. Science 339, 1445-1448 (2013).

2  Ma, B., Trieu, T. J., Cheng, J., Zhou, S. & Chen, X. Differential Histone Distribution Patterns in Induced Asymmetrically Dividing Mouse Embryonic Stem Cells. Cell Reports 32, 108003 (2020).


 


总访问量:10743231