Anatomie und Physiologie: Aktuelle Forschung
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Abstrakt

Die Dynamik der globalen Chromatin-Umgestaltung ist entscheidend für die Verfolgung der normalen Pluripotenz menschlicher embryonaler Stammzellen

Xuejun H. Parsons

Pluripotente humane embryonale Stammzellen (hESCs) besitzen die uneingeschränkte Kapazität für langfristiges stabiles undifferenziertes Wachstum in Kultur und uneingeschränkte Entwicklungsfähigkeit. Die Verpackung des eukaryotischen Genoms in Chromatin verleiht eine strukturelle Kontrolle höherer Ordnung über die Aufrechterhaltung der Stammzellplastizität und die Steuerung der Differenzierung. Wir haben kürzlich über die Etablierung eines definierten Kultursystems zur Aufrechterhaltung der Epiblasten-Pluripotenz von hESCs berichtet, das als Plattform für die De-novo-Ableitung klinisch geeigneter hESCs dient und solche hESCs effektiv und gleichmäßig in Richtung funktionaler Linien lenkt. Um den epigenetischen Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Epiblasten-Pluripotenz von hESCs aufzudecken, wurde in dieser Studie die globale Chromatindynamik in den pluripotenten hESCs untersucht, die in der definierten Kultur gehalten wurden. Diese Studie zeigt, dass die genomische Plastizität pluripotenter hESCs durch ein acetyliertes, global aktives Chromatin ermöglicht wird, das durch Oct-4 aufrechterhalten wird. Die Pluripotenz von hESCs, die eine normale stabile Expansion aufweisen, ist mit hohen Expressionsniveaus und nuklearer Lokalisierung aktiver Chromatin-Remodeling-Faktoren verbunden, darunter acetylierte Histon H3 und H4, Brg-1, hSNF2H, HAT p300 und HDAC1; schwache Expression oder zytoplasmatische Lokalisierung repressiver Chromatin-Remodeling-Faktoren, die an der Transkriptionsstilllegung beteiligt sind; und restliche H3 K9-Methylierung. Eine dynamische Progression von acetylierten über vorübergehend hyperacetylierte zu hypoacetylierten Chromatinzuständen korreliert mit dem Verlust der Oct4-assoziierten hESC-Differenzierung. RNA-Interferenz gegen Oct-4 und HDAC-Inhibitor-Analysen unterstützen diese entscheidende Verbindung zwischen Chromatindynamik und hESC-Differenzierung. Diese Erkenntnisse enthüllen einen epigenetischen Mechanismus, der die globale Chromatindynamik als zentral für die Verfolgung der normalen Pluripotenz und der Abstammungsprogression von hESCs ansieht.