调控人胚胎干细胞DNA损伤应答的新因子鉴定和相关功能研究

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成果单位：中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）

合作方式：技术许可

所处阶段：概念

关键词：多能干细胞疾病治疗再生医学羟基脲处理蛋白质组分析转录组测序敲低技术糖基化修饰

成果评价

总得分（满分100）

资本强度（满分0）

该成果得分：0

小果解读

核心问题

在多能干细胞治疗中，保障干细胞的基因组稳定性是广泛应用的前提。然而，目前对于多能干细胞DNA损伤应答（DDR）的调控机制和基因组稳定性维持机制了解不足，这成为制约其应用的一大痛点。

解决方案

本项目通过羟基脲处理人胚胎干细胞，并开展定量蛋白质组分析和转录组测序，筛选差异结合蛋白和差异表达的基因。重点关注了转录辅助因子VGLL3和O-GlcNAc糖基转移酶OGT在DDR中的作用，发现它们分别通过不同的机制影响双链断裂（DSB）修复和跨损伤DNA合成。同时，还发现了多个差异表达的lncRNA，并对其功能进行了初步研究。这些发现有助于系统认识胚胎干细胞基因组稳定性维持机制。

竞争优势

本项目首次鉴定了VGLL3和OGT在胚胎干细胞DDR中的新功能，为理解基因组稳定性维持机制提供了新视角。同时，发现的多个差异表达的lncRNA和蛋白质为后续深入研究提供了丰富资源。这些研究成果不仅为建立基因组稳定的临床级干细胞提供了理论基础，也为人胚胎干细胞在疾病防治中的转化应用提供了新的思路和创新点。

成果描述

成果公开日期

20241230

所属产业领域

科学研究和技术服务业

转化现有基础

本项目用羟基脲处理了人胚胎干细胞，在处理后修复不同时间收集细胞，对染色质结合组分开展定量蛋白质组分析、筛选差异结合蛋白；对RNA开展转录组测序筛选差异表达的基因。我们重点关注了HU处理后上调的转录辅助因子VGLL3和O-GlcNAc糖基转移酶OGT在DDR中的作用。我们发现敲低VGLL3能促进双链断裂（DSB）修复中两个关键蛋白CtIP和MDC1的蛋白酶体依赖性降解，抑制DSB末端剪切和RNF8/168信号通路，抑制同源重组修复；发现OGT能介导重要泛素连接酶RAD18发生O-GlcNAc糖基化修饰，进而促进跨损伤DNA合成和DSB修复。我们还发现了多个差异表达的lncRNA，其中包括lncRNA CTD-2256P15.2，敲低该lncRNA后会干扰H9细胞增殖、但对其干性维持基因的表达没有明显影响。蛋白质组分析发现上百个蛋白在损伤后与染色质结合的丰度发生变化，通路富集分析显示这些差异蛋白主要富集在DDR和跨损伤DNA合成等通路。对其开展深入研究将有助于我们系统认识胚胎干细胞基因组稳定性维持机制，为建立基因组稳定的临床级干细胞提供理论基础，为人胚胎干细胞转化应用及疾病防治提供理论基础。

转化合作需求

目前研究成果还仅限于实验室基础研究阶段，我们许可他人使用该科技成果，对转化合作无要求。

转化意向范围

可国（境）内外转让

转化预期效益

对相关调控因子开展深入研究将有助于我们系统认识胚胎干细胞基因组稳定性维持机制，为建立基因组稳定的临床级干细胞提供理论基础，为人胚胎干细胞转化应用及疾病防治提供理论基础。

项目名称

北京市自然科学基金外籍学者“汇智”项目

项目课题来源

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

摘要

以多能干细胞治疗为核心的再生医学给多种疾病的治疗带来了新希望，而保障多能干细胞的基因组稳定性是未来广泛应用的一个前提。鉴于目前关于多能干细胞DNA损伤应答（DDR）调控和基因组稳定性维持机制所知甚少，本项目用羟基脲处理了人胚胎干细胞，在处理后修复不同时间收集细胞，对染色质结合组分开展定量蛋白质组分析、筛选差异结合蛋白；对RNA开展转录组测序筛选差异表达的基因。我们重点关注了HU处理后上调的转录辅助因子VGLL3和O-GlcNAc糖基转移酶OGT在DDR中的作用。我们发现敲低VGLL3能促进双链断裂（DSB）修复中两个关键蛋白CtIP和MDC1的蛋白酶体依赖性降解，抑制DSB末端剪切和RNF8/168信号通路，抑制同源重组修复；发现OGT能介导重要泛素连接酶RAD18发生O-GlcNAc糖基化修饰，进而促进跨损伤DNA合成和DSB修复。我们还发现了多个差异表达的lncRNA，其中包括lncRNA CTD-2256P15.2，敲低该lncRNA后会干扰H9细胞增殖、但对其干性维持基因的表达没有明显影响。蛋白质组分析发现上百个蛋白在损伤后与染色质结合的丰度发生变化，通路富集分析显示这些差异蛋白主要富集在DDR和跨损伤DNA合成等通路。对其开展深入研究将有助于我们系统认识胚胎干细胞基因组稳定性维持机制，为建立基因组稳定的临床级干细胞提供理论基础，为人胚胎干细胞转化应用及疾病防治提供理论基础。