【摘 要】
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背景脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)缺少治愈手段,给患者和社会造成巨大负担。人脊髓神经干细胞(Neural stem cell,NSC)为解决这一问题提供了新途径,但是人脊髓神经干细胞天然资源缺乏,限制了相关基础研究和临床应用。哺乳动物染色质重塑BAF(brahma-related gene(BRG)1 associated factor)复合体是一种具有特定功能的遗传物质
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背景脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)缺少治愈手段,给患者和社会造成巨大负担。人脊髓神经干细胞(Neural stem cell,NSC)为解决这一问题提供了新途径,但是人脊髓神经干细胞天然资源缺乏,限制了相关基础研究和临床应用。哺乳动物染色质重塑BAF(brahma-related gene(BRG)1 associated factor)复合体是一种具有特定功能的遗传物质,其在神经系统发育及与人体有关的疾病中扮演重要角色,它含有许多基因家族编码的亚基。BAF45D(也称为DPF2)是BAF染色质重塑复合物的一个成员。BAF45D的突变与Coffin-Siris综合症(CSS)密切相关。然而BAF45D在神经分化中的功能不明。脊髓神经干细胞(NSCs)可以表达PAX6、NESTIN和SOX1/HOXC9等标志物。PAX6是脊椎动物和无脊椎动物中枢神经系统和内分泌腺等组织发育所必需的转录因子,参与了包括神经发育在内的许多关键的生物过程。PAX6能够调控NSC自我更新、基底祖细胞生成和神经发生的基因网络。在神经组织的发育过程中,BAF复合物与主要调节神经发生的转录因子PAX6相互作用。已知转化生长因子(TGF-β)家族的SMAD信号通路对神经的正常发育和功能至关重要。SMAD和维甲酸(Retinoic acid,RA)信号通路均可以控制PAX6的表达。但是,目前仍不知道BAF45D是否通过与SMAD合作在控制PAX6表达中发挥作用。目的本研究为了阐明BAF45D是否通过诱导PAX6表达在脊髓神经干细胞形成和CSS中发挥作用。方法H9细胞以单细胞种板后使用神经诱导培养基(N2B27培养基,辅以100n M LDN-193189、10μM SB431542、4μM CHIR-99021、100ng/ml FGF2、100ng/ml FGF8和10μM DAPT)连续处理十天,之后更换为神经维持培养基(N2B27培养基,辅以2μM SB-431542、3μM CHIR-99021和200n M Hh-Ag 1.5),传代五次后更换为神经干细胞培养基(N2B27添加补充剂,含20ng/ml FGF2,20ng/ml表皮生长因子/EGF)生成脊髓神经干细胞(Neural stem cells,NSCs)。神经诱导过程中通过WB、IF检测脊髓神经分化相关标记蛋白OCT4、PAX6、NESTIN、SOX1、HOXC9、GFAP、MBP、TUJ1的表达情况。H9细胞通过慢病毒感染过表达野生型BAF45D,WB检测BAF45D及PAX6、p-SMAD3的表达水平。H9衍生的NSCs通过慢病毒过表达野生型BAF45D及CSS相关突变形式的BAF45D-C330W和R350H,再经WB检测BAF45D及PAX6、p-SMAD3的表达水平。进一步实验通过CUT&Tag测定H9细胞来源的脊髓NSCs中BAF45D的DNA结合全基因组分析,探讨BAF45D在定向NSC分化过程中的作用。最后采用GST-pulldown检测H9细胞与H9衍生细胞中BAF45D的相互作用蛋白。结果(1)通过脊髓神经干细胞诱导策略,H9细胞成功形成PAX6、NESTIN阳性的神经干细胞,并且表达脊髓特征蛋白SOX1和HOXC9。长期培养的脊髓神经干细胞较好地保持自我更新和脊髓特性。(2)我们发现野生型而非CSS相关的突变型的BAF45D增加了H9细胞和人脊髓神经干细胞中PAX6和磷酸化SMAD3的表达。(3)与胚胎干细胞相比,BAF45D在脊髓神经干细胞更多靶向神经干细胞命运决定相关的基因。(4)BAF45D与BRG1、PAX6、p-SMAD3可能形成蛋白复合体,可能参与诱导PAX6表达。结论我们的数据支持了BAF45D通过诱导PAX6表达促成人脊髓神经干细胞的新作用,突出了BAF45D在神经分化中的重要意义。
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