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Stem cell reports:科学家发现胚胎干细胞向血管细胞分化的开关分子

来源:生物谷 2015-07-01 10:24

                                                              

2015年7月1日讯 /生物谷BIOON/ --近日,来自美国的科学家发现了驱动胚胎干细胞向内皮细胞成熟分化的一条分子机制,内皮细胞是可以形成血管的一类细胞,通过这一机制了解该分化过程对于帮助科学家们有效地将干细胞诱导为内皮细胞用于组织修复具有重要意义。相关研究成果发表在国际学术期刊stem cell reports上。
 
这项研究发现了两个能够调节胚胎干细胞向内皮细胞分化所需特定基因表达的关键酶,这两个关键酶主要负责进行表观遗传学修饰。表观遗传学修饰是通过对DNA或与DNA相互作用的蛋白添加或去除某种化学基团改变特定基因表达活性,而不改变DNA本身序列的一种基因表达调控方法。
 
研究人员利用小鼠模型对几种组蛋白去甲基化酶能否以及如何影响胚胎干细胞向内皮细胞分化过程中特定基因的表达进行了深入研究。结果发现两个去甲基化酶,KDM4A和KDM4C,在这一过程中发挥重要作用,并且在分化过程中表达量非常丰富。
 
随后,研究人员又利用斑马鱼模型,在斑马鱼胚胎中删除这两种酶,结果发现,没有这两种酶的调控作用,胚胎不能正常形成血管,并且单独删除KDM4A比单独删除KDM4C的影响更大,这表明KDM4A可能在血管细胞发育的更早期发挥重要作用。受KDM4A和KDM4C调控的下游基因主要是胚胎干细胞向血管内皮细胞分化的驱动基因以及能够启动其他基因表达的重要基因。
 
综上所述,这项研究利用小鼠和斑马鱼模型发现两种组蛋白去甲基化酶KDM4A和KDM4C在调控胚胎干细胞向血管内皮细胞分化过程中发挥重要作用,了解这一机制对于提高胚胎干细胞向内皮细胞分化效率具有重要提示。(生物谷Bioon.com)
 
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Histone Demethylases KDM4A and KDM4C Regulate Differentiation of Embryonic Stem Cells to Endothelial Cells
 
Liangtang Wu1, Kishore K. Wary1, Sergei Revskoy1, Xiaopei Gao1, Kitman Tsang1, Yulia A. Komarova1, Jalees Rehman1, 2, , , Asrar B. Malik
 
Understanding epigenetic mechanisms regulating embryonic stem cell (ESC) differentiation to endothelial cells may lead to increased efficiency of generation of vessel wall endothelial cells needed for vascular engineering. Here we demonstrated that the histone demethylases KDM4A and KDM4C played an indispensable but independent role in mediating the expression of fetal liver kinase (Flk)1 and VE-cadherin, respectively, and thereby the transition of mouse ESCs (mESCs) to endothelial cells. KDM4A was shown to bind to histones associated with the Flk1 promoter and KDM4C to bind to histones associated with the VE-cadherin promoter. KDM4A and KDM4C were also both required for capillary tube formation and vasculogenesis in mice. We observed in zebrafish that KDM4A depletion induced more severe vasculogenesis defects than KDM4C depletion, reflecting the early involvement of KDM4A in specifying endothelial cell fate. These findings together demonstrate the essential role of KDM4A and KDM4C in orchestrating mESC differentiation to endothelial cells through the activation of Flk1 and VE-cadherin promoters, respectively.
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