TET在斑马鱼早期造血发育中的功能研究

【摘要】DNA甲基化作为最重要的表观遗传修饰方式之一,参与众多的生物学功能。长久以来,DNA甲基化被认为是一种稳定的表观遗传标志,但是随着研究的深入,越来越多的证据表明DNA甲基化可以通过主动或被动的方式去除。其中,主动去甲基化的机制及生物学作用备受人们的关注。研究人员一直在竭力寻找参与主动去甲基化的关键酶。最近研究发现,TET(ten-eleven-translocation)能够催化甲基化胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)氧化为羟甲基化胞嘧啶(5-hydroxy-methylcytosine,5hmC),这一发现为DNA主动去甲基化研究提供了新的思路。本研究着重研究了TET在斑马鱼胚胎早期造血中的作用及分子机制,同时对免疫应答过程中TET对IL-2基因转录调控中作用及分子机制进行了初步探讨。论文第一部分在克隆鉴定斑马鱼TET家族基因的基础上,对其在斑马鱼胚胎造血发育中的作用进行了深入研究。生物信息学分析显示,斑马鱼TET也包含三个家族成员(TET1,TET2,TET3),且它们的氨基酸序列及功能性结构域高度保守。通过对基因表达分析发现,TET在胚胎造血关键时期均已经表达,且TET2及TET3在造血关键部位均有显著分布。更为重要的是TET2敲除导致胚胎红细胞数量显著下降,并伴随原始及定向造血基因表达显著下调。进一步研究发现,TET2催化生成的5hmC参与了特定造血基因启动子中等密度CpG(ICP)区域特定CpG位点去甲基化。另外,TET2对于原始红系前体的生成及分化成熟均有重要作用。论文第二部分克隆鉴定了斑马鱼IL-2这一重要的免疫因子,并对其基因结构、蛋白质三维结构进行了初步分析。PMA刺激后会导致淋巴细胞中IL-2表达的迅速上调,同时伴随TET基因表达的上调。另外,对于二次免疫刺激,IL-2表达上调存在“转录记忆”效应,表现为表达更为迅速和强烈。我们推测TET介导的5hmC可能会作为“中间过渡产物”或“终端修饰产物”来参与IL-2的基因表达调控,但具体机制需要做进一步研究。综上所述,本研究利用斑马鱼为模型,证实了TET2通过催化5hmC的生成介导DNA去甲基化,参与斑马鱼胚胎造血基因表达调控,在红细胞发育中发挥重要作用。这为深入理解TET介导的表观遗传机制在造血发育中发挥的作用提供了了科学依据,为研究造血系统相关疾病如MDS(骨髓增生异常综合征)的发病机理提供了理论基础。另外,对于TET介导的5hmC在免疫因子表达调控及免疫应答中的潜在作用及机制提出了新的研究设想。
【作者】葛亮；
【导师】邵建忠；项黎新；
【作者基本信息】浙江大学，细胞生物学，2014，博士
【关键词】TET；DNA甲基化；DNA羟甲基化；DNA去甲基化；造血发育；转录调控；

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