组蛋白甲基化在胚胎发育和器官功能发挥过程中起重要的作用，其中H3K27甲基化抑制基因的表达。已知H3K27甲基化由polycomb 抑制复合物1和2 （PRC1和PRC2）介导。polycomb 2 (Pc2)/Cbx4参与PRC1的形成。我们发现Pc2/Cbx4基因剔除的小鼠表现出心脏发育缺陷，提示H3K27甲基化在小鼠心脏发育过程中起关键作用。我们拟在小鼠心脏祖细胞和心肌细胞中分别特异剔除Pc2/Cbx4,研究胚胎心脏发育表型和出生后心肌功能状况，阐述其中的调控机制。进一步我们拟在Pc2/Cbx4基因缺失小鼠中剔除H3K27去甲基化酶Jmjd3,观察去除Jmjd3之后能否挽救Pc2/Cbx4缺失的心脏发育和功能缺陷。该研究将揭示组蛋白H3K27甲基化在心脏发育和功能发挥中的作用和机制。

组蛋白甲基化在胚胎发育和器官功能发挥过程中起重要的调控作用，其中组蛋白H3K27三甲基化(H3K27me3)抑制基因的表达。本项目主要研究组蛋白H3K27甲基化在心脏发育和出生后心脏功能发挥过程中的作用和机制。组蛋白甲基转移酶EZH2促进组蛋白H3K27甲基化，而组蛋白去甲基化酶JMJD3与UTX特异地去除组蛋白H3K27me2和H3K27me3的甲基。我们与上海生命科学院生化细胞所陈德桂实验室合作，在胚胎心脏组织及出生后心肌组织中分别剔除UTX，研究对心脏发育和心脏功能发挥的影响。我们发现心脏祖细胞剔除UTX的小鼠不能出生，在胚胎期发生了死亡。我们将胚胎发育第9.5天（E9.5）的小鼠取出，分析心脏发育，发现第二心场来源的右心室和流出道变小变短，表明第二心场祖细胞发育受损。我们在出生后心肌中将UTX进行剔除，发现小鼠在出生一个月之后发生了右心扩张。组织切片发现右心室变大，心室壁变薄，提示UTX调控出生后心肌生长，剔除UTX后心肌生长不良，导致右心室变薄，发生右心扩张。我们的研究结果证明UTX在第二心场祖细胞发育及出生后心肌细胞生长过程中发挥重要的作用。另外，左心室扩张的小鼠模型较为常见，而右心扩张的小鼠模型非常少见，出生后心肌剔除UTX的小鼠可用于右心室疾病的研究。目前，我们正在对UTX调控心脏祖细胞发育和出生后心肌生长的机制进行探讨。发表文章四篇，另有四篇文章正在修回或投稿准备过程中。