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单核-巨噬细胞系统由一类具有吞噬功能的免疫细胞组成,包括单核细胞、巨噬细胞及树突状细胞,是机体免疫系统重要的组成之一。来源于造血干细胞的单核细胞在趋化因子激活下,分化为巨噬细胞和树突状细胞,参与机体防卫。目前有关单核-巨噬细胞分化的细胞学过程已基本阐释,然而分化进程中关键分子及其调控网络仍需要深入阐明。此外,单核细胞如果过度增生,会导致正常造血功能衰竭。白血病的发生也与单核-巨噬细胞系统的异常发展有关。因此,深入探索和阐明单核/巨噬细胞形成过程中关键转录因子及其调控网络,为深入了解免疫系统发育及疾病发生提供重要的理论依据,并为白血病的临床诊断和治疗提供有效的分子靶点。 本研究采用了经典的佛波酯(PMA)诱导的髓系白血病细胞系分化模型,体外模拟单核向巨噬细胞分化过程。通过ChIP-on-chip结果发现,在PMA诱导的单核-巨噬细胞分化过程中,多数分化相关转录因子启动子区域富集丰富的正性组蛋白H3K4me3和负性组蛋白H3K27me3共价修饰,这些转录因子包括HOXAs、FOXOs、KLF4、IRF8等。转录水平检测发现,在PMA诱导的单核-巨噬细胞分化过程中,HOXAs基因在分化早期就快速降低,且始终维持低表达。深入研究发现,其早期转录沉默主要与蛋白激酶C(PKC)通路的激活有关;而分化过程中的低表达主要由正性组蛋白H3K4me3修饰降低调控,维持阶段的低表达则是由负性组蛋白H3K27me3修饰增高引起。同时,其它转录因子也受到不同程度的表观遗传调控。H3K27me3组蛋白甲基化修饰调控的FOXOs作为负性调控因子,在分化中拮抗HOXAs沉默。利用H3K4me3和H3K27me3小分子抑制剂靶向干预染色质组蛋白修饰,明显促进单核-巨噬细胞分化效率。最后,我们从小鼠体内原代分离骨髓干细胞,在生理状态下验证了单核巨噬细胞分化进程中染色质组蛋白甲基化重建的关键而必要的生物学作用。 综上所述,本研究证明在单核-巨噬细胞分化过程中组蛋白重建调控关键转录因子的表达,从而使分化持续、不可逆地进行;阻断组蛋白修饰显著促进单核细胞分化进程;本课题从病/生理学水平研究了单核-巨噬细胞分化过程的表观遗传调控机制,为靶向调控单核-巨噬细胞分化过程提供理论依据,也为临床白血病的治疗提供新的思路。