轉化細胞是一種高度未分化細胞。它具有發育的多能性, 能分化出成體動物的所有組織和器官, 包括生殖細胞。Oct4、 Nanog、Sox2等多能性相關轉錄因子通過自調節或反饋調節等方式調控胚胎干細胞的自我更新和分化。2008年, Chen等用ChIP-Seq檢測了Nanog、Oct4、STAT3、Smad1和Sox2等13個序列特異性的轉錄因子與基因組DNA的結合情況。這些轉錄因子都是LIF和BMP途徑的重要調控分子, 發現有些位點是幾個轉錄因子結合共同起調節作用, 如Nanog、 Sox2、Oct4、Smad1和STAT3共同組成胚胎干細胞增強體(ES-cell-specific enhanceosomes)。Ouyang等利用ChIP-Seq技術研究小鼠胚胎干細胞, 發現大約有65%的基因表達是由12個轉錄因子調控的。他們鑒定了兩組轉錄因子。其中*組(E2f1、Myc、 Mycn和Zfx)通常作為激活劑起作用, 第二組(Oct4、 Nanog、Sox2、Smad1、Stat3、Tcfcp2l1、Esrrb)可能依賴于靶點不同或作為激活劑, 或作為抑制劑。這兩組轉錄因子緊密協作, 激活胚胎干細胞中差異化上調的基因。在缺乏*組轉錄因子結合時, 第二組轉錄因子結合胚胎干細胞中被抑制的基因及早期分化中去抑制的基因。zui近, Li等證實組蛋白乙酰轉移酶Mof在維持胚胎干細胞自我更新和多能性中發揮了至關重要的作用。Mof缺失導致胚胎干細胞失去特征性形態、堿性磷酸酶(AP)染色和分化潛能。這些細胞的核心轉錄因子Nanog、Oct4 和Sox2表達異常, 當Nanog過表達時可部分抑制無Mof的胚胎干細胞的表型, 說明胚胎干細胞中Mof是 Nanog的上游調控因子。他們利用ChIP-Seq進一步證實了Mof是ESC核心轉錄網絡的一個必需元件, 主導了不同發育程序的基因。此外, Mof也在關鍵調控位點中招募Wdr5和H3K4甲基化中起重要作用, 從而突顯了胚胎干細胞中各種染色質調控因子的復雜的網絡調控。

ChIP-Seq在肝臟轉錄因子調控中的研究

肝臟是一個以代謝功能為主的器官, 并扮演著去氧化、儲存肝糖、合成分泌性蛋白質等角色。同時, 肝臟也消化系統中的膽汁。Foxa2等轉錄因子在肝臟發育和代謝過程中起著重要作用。Wederell 等研究成年小鼠肝臟組織中轉錄因子Foxa2結合位點, 一共識別了11000個位點, 其中43.5%的肝臟表達基因含有相關的Foxa2結合位點。Schmidt等利用ChIP-Seq技術研究多種脊椎動物肝臟中表達的兩個轉錄因子CEBPA和HNF4A, 雖然兩個轉錄因子都有高度保守的DNA結合結構域, 絕大多數情況下表現出種屬特異性。 Bochkis等通過ChIPSeq全基因組定位分析高度同源的轉錄因子Foxa1和 Foxa2, 發現雖然Foxa1和Foxa2肝臟中的結合位點大部分重疊, 在體內它們各自還有跟其他調控元件結合。Foxa1和p53共同結合位點附近的基因經常在細胞周期調控中起到重要作用。Foxa2*結合位點附近的基因與類固醇和脂質代謝相關。因此, Foxa1 和Foxa2在成體的肝臟中展示出不同的角色, 確保這兩個基因在進化過程中的重要性。肝臟的發育經歷了一系列內胚層和中胚層之間復雜的相互作用, 在我們先期的研究中應用ChIP-Seq技術發現了Foxa2 在DE轉化細胞全基因組中的結合位點 , 并在全基因組的水平上證明Foxa2具有先鋒因子的作用, 且Foxa2 對特異靶基因的作用是通過修飾靶基因promoter/ enhancer片段中的H3K4me2組蛋白位點實現。在肝向分化研究中我們發現個別新的肝向基因的promoter/enhancer片段上找到GATA4與Foxa2相互作用的新證據。
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轉化細胞