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多能干细胞有一种独特的特性就是它们可以进行自我更新并且可以分化成所有细胞类型。多能干细胞干性维持机制一直是科学家们研究的热点,之前的研究主要集中在转录因子如何与下游靶基因相互作用从而调控一系列多能性基因和分化基因的表达这一方向,这些转录因子包括Oct4,Nanog,Sox2。他们组成了控制多能干细胞转录调控网络的转录复合体中心。这个转录调控复合体跟其他的转录因子在维持多能干细胞多潜能性方面共同起着基础性的调控作用。 随着研究的进行,人们发现转录后调控过程对于真核基因的表达有着更强烈的影响,这一过程通过特异性针对mRNA的方式调控着mRNA代谢的每一个阶段,包括选择性剪切,核转运,mRNA代谢,细胞分裂,定位和翻译等步骤。另外值得注意的是,在早期胚胎发育过程中通常是没有转录行为发生的,而细胞分裂、细胞命运决定等细胞内一系列重要决定也是在早期胚胎发育过程中做出的。正是由于这个原因,早期胚胎发育过程和干细胞自我更新过程中基因的表达调控主要依赖于转录后水平调控来进行的。 我们的研究正是从转录后水平调控入手探讨调控多能干细胞多能性维持和分化基因表达的可能性机制,在转录后调控中mRNA代谢是由一系列RNA结合蛋白与靶基因mRNA相互作用实现的。因此我们选择Nanog这个多能干细胞关键转录因子作为我们的研究对象,通过鉴定和验证Nanog的RNA结合蛋白,并分析这些RNA结合蛋白对于多能干细胞多能性维持的功能性作用,继而分析它们的RNA结合蛋白是怎样通过转录后调控来控制Nanog的mRNA代谢过程的。同时我们也初步鉴定了与Oct4相互作用的RNA结合蛋白,为以后研究Oct4转录后调控网络奠定基础。 我们首先用体外链霉素标签亲和层析技术分离了Nanog和Oct4的RNA结合蛋白,并且用高效液相色谱和质谱鉴定出了Nanog118个Nanog的RNA结合蛋白和114个Oct4的RNA结合蛋白。继而又重点从Nanog RNA结合蛋白中根据功能和肽段匹配分值筛选出8个最可信的RNA结合蛋白做进一步验证和功能研究,Western Blot验证8个候选RNA结合蛋白证明与质谱鉴定出的结果是一致的,RNA免疫共沉淀验证这些候选 RNA结合蛋白确定在细胞内部也与Nanog RNA有相互作用关系,我们还用体内分离 RNA结合蛋白的方法即MS2-BioTRAP亲和纯化技术来获取与Nanog mRNA在细胞内部相互作用的RNA结合蛋白,之后对体内方法获取的RNA结合蛋白进行Western Blot验证初步证实了其中确实含有体外方法鉴定得到的候选RNA结合蛋白。其中我们挑选了2个在RNA免疫共沉淀验证中被认为与Nanog RNA结合能力最强的RNA结合蛋白YBX1和ILF3作为对多能干细胞多潜能性维持是否有功能性调节作用的关键基因进行验证,我们采用了RNA干扰的方法降低YBX1和ILF3基因表达量,分析它们对小鼠多能干细胞多潜能性基因和分化基因表达的影响,结果证明干扰YBX1和ILF3基因表达会明显降低小鼠多能干细胞多潜能性基因的表达量,同时可能会导致多能干细胞向中胚层分化,之后ILF3干扰细胞的全基因组芯片研究表明表达量变化明显的基因很多都是关键转录因子Nanog,Oct4,Sox2靶向结合的基因,因此我们推测干扰ILF3可能对转录因子Nanog,Oct4,Sox2的下游靶向作用基因的影响很大,同时在一定程度上也说明了转录因子的上游调控元件可能是通过调节转录因子的表达继而控制下游基因的表达的。而根据之前研究提出的结论,Nanog是由Oct4和Sox2转录因子调控的,我们的研究发现ILF3作为Nanog的上游调控因子(RNA结合蛋白),同时还是Oct4和Sox2的下游靶基因,因此我们推测Oct4和Sox2可能是通过调控ILF3的表达间接控制Nanog基因表达的。