Ash2l-1/Ash2l-2在小鼠胚胎干细胞中的表达特异性及互补效应

H3K4me3是一种重要的表观遗传修饰,主要由MLL(mixed lineage leukemia)甲基转移酶复合体催化,对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)自我更新能力的维持具有重要作用。ASH2L是MLL复合体中一个重要的核心亚单位,参与调控mESCs中染色质的开放状态。ASH2L在mESCs中有2个异构体：ASH2L-1(80 kDa)和ASH2L-2(65 kDa),且以ASH2L-2的表达为主;而在小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblast, MEF)中,只有ASH2L-1表达。目前,Ash2l-1和Ash2l-2在mESCs中的作用尚不清楚。本文利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,建立了Ash2l-1 ^-/-和Ash2l-2 ^-/-mESCs。通过碱性磷酸酶染色、免疫荧光染色和qRT-PCR发现,Ash2l-1 ^-/-和Ash2l-2 ^-/-mESCs在碱性磷酸酶、多能性调控转录因子(Oct4、Nanog、Sox2和Klf4)的表达与野生型对照无显著差异。通过拟胚体分化实验,发现Ash2l-1 ^-/-mESCs诱导的拟胚体在Snai2(外胚层标记基因)和Gata4(内胚层标记基因)的表达上显著低于野生型mESCs诱导的拟胚体(P<0.01)。通过Western blotting,发现Ash2l-1 ^-/-mESCs中ASH2L-2的表达显著上调(P<0.01),Ash2l-2 ^-/-mESCs中ASH2L-1的表达显著上调(P<0.01),而Ash2l-1 ^-/-和Ash2l-2 ^-/-mESCs中,基因组H3K4me3的表达与野生型对照并无显著差异。这表明Ash2l-1和Ash2l-2之间存在补偿效应。利用JASPAR和KEGG预测分析发现,Ash2l-1和Ash2l-2启动子区分别具有3个和16个潜在的多能性转录因子结合位点,这些转录因子可能介导实现Ash2l-1和Ash2l-2之间的补偿效应。以上结果表明,Ash2l-1和Ash2l-2之间的补偿效应可能参与mESCs多能性的维持和基因组H3K4me3的调控。