组蛋白H3K36甲基转移酶HYPB对胚胎血管发育和机体早衰的影响

摘要

HYPB基因是十年前我们从CD34+造血干/祖细胞cDNA文库中克隆到的一个含有SET结构域的基因,信息学分析表明该基因是酵母set2基因的直向同源基因,体外生化实验证实它的SET结构域具有组蛋白H3-K36特异性甲基转移酶活性,并可以发生自身甲基化。为了明确HYPB基因在体内的功能,我们通过基因敲除技术建立了Hypb基因缺失小鼠模型。Hypb-/-胚胎于E11-E11.5死亡同时伴随生长发育阻滞、体轴旋转和尿囊绒毛膜融合障碍、神经管闭合不全以及血管发育缺陷。在血管发育异常表型分析的基础上,本论文第一部分主要探讨Hypb在纯合子小鼠血管发育缺陷中的机制。我们的结果显示敲除Hypb基因后,小鼠胚胎组蛋白H3K36三甲基化水平明显降低而一、二甲基化功能则无影响。卵黄囊组织基因表达谱芯片和定量PCR结果显示与野生型小鼠相比,纯合子小鼠一些血管发育相关基因Angptl3,Angptl6,Cyr61,Ctgf和Gja4表达异常。在细胞水平上,我们利用ES细胞体外诱导分化形成血管实验进一步证实Hypb对血管发育的影响。并且在人的微血管内皮细胞中通过siRNA敲除Hypb基因后,我们发现血管内皮细胞迁移障碍,血管管腔形成能力受损,这些结果表明Hypb对血管功能的特异性调节作用。
　　 为了排除混合遗传学背景对Hypb堪因在发育过程中作用的影响,我们将Hypb杂合子小鼠分别与纯种C57和129SV小鼠进行回交,目的是为了研究单一遗传学背景下Hypb堪因的功能。在我们逐步回交的过程中,我们发现遗传背景相对单一的部分10-12月龄杂合子小鼠开始呈现一系列早衰表型如小鼠传代能力下降、体重减轻、皮肤毛色失去光泽、毛发稀疏并有脱毛、皮下脂肪减少、头面部等多处皮肤出现溃烂、部分小鼠出现驼背、脾脏肿大以及胸腺萎缩。在本论文第二部分中我们着重分析了造血系统早衰的表型。我们的结果显示部分杂合子小鼠脾脏、骨髓和外周血Grl+Macl+双阳性细胞比例明显增加而T、B淋巴细胞比例降低,通过对造血干细胞的分析,我们发现受影响的杂合子小鼠造血干细胞数量比正常小鼠造血干细胞增加了一倍,全骨髓细胞竞争性移植实验的结果表明杂合子小鼠造血细胞竞争能力明显低于正常野生型小鼠骨髓细胞,并且杂合子小鼠造血细胞倾向于分化为粒系造血细胞。与早衰表型一致的是杂合子小鼠脾脏和肾脏β半乳糖苷酶染色呈阳性(细胞老化的特异性标记),并且参与老化的一个重要分子机制P53蛋白在杂合子小鼠脾脏和骨髓中表达水平明显升高。这些表型分析的结果提示Hypb基因在机体衰老过程的潜在作用。

目录

文摘

英文文摘

绪论

第一章 组蛋白H3K36甲基化转移酶删对小鼠胚胎血管发育的调控

1.1 引言

1.2 材料与方法

1.2.1 材料

1.2.2 方法

1.3 结果

1.3.1 Hypb基因敲除导致小鼠胚胎整体H3K36三甲基化水平下降

1.3.2 Hypb基因敲除小鼠卵黄囊表达谱芯片分析

1.3.3 Hypb+/-与Hypb-/-胚胎干细胞体外诱导分化形成血管能力比较

1.3.4 HMECs中利用siRNA knockdown HYPB对成体血管内皮细胞功能的影响

1.4 讨论

第二章 组蛋白H3K36甲基转移酶HYBP对小鼠早衰的影响

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 材料

2.2.2 方法

2.3 结果

2.3.1 Hypb+/-小鼠外观表型观察

2.3.2 Hypb+/-小鼠胸腺萎缩,部分T细胞比例改变

2.3.3 Hypb+/-小鼠脾脏肿大,造血细胞组分改变

2.3.4 Hypb+/-小鼠骨髓中髓系增生,淋系比例下降,骨髓干细胞群体比例增加

2.3.5 Hypb小鼠骨髓造血干细胞细胞周期状态检测

2.3.6 竞争性骨髓移植实验显示Hypb+/-小鼠骨髓造血干细胞造血重建能力减低

2.3.7 10-12月龄Hypb+/-小鼠部分组织器官出现早衰,2-3月龄Hypb+/-小鼠对LPS应激反应增加

2.4 讨论

结论和展望

参考文献

致谢

综述

参考文献

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