摘要
Polycomb蛋白复合物(PcG)主要作为表观转录抑制因子，调控一系列的胚胎发育过程并对干细胞特性的维持发挥着关键作用。PcG至少含有两种不同的介导基因沉默的蛋白复合物称为PRC1和PRC2。PRC2由核心亚基Eed、Suz12和Ezh1/2组成，Ezh1/2具有甲基转移酶活性可以催化组蛋白第27位赖氨酸的二甲基化和三甲基化(H3K27me2/3)。PRC1含有核心组分Ring1A/B，Ring1A/B是泛素E3连接酶可以修饰组蛋白H2A第119位赖氨酸的单泛素化(H2AK119ub1)。根据PRC1发现过程可以分为典型和非典型PRC1，依据此分类，典型的PRC1含有Cbx蛋白(Cbx2/4/6/7/8)，Phc1/2/3，Pcgf2/4和Ring1A/B。而非典型的PRC1主要包含Rybp或Yaf2、Pcgf1/3/5/6和Ring1A/B，但不含有Cbx蛋白。最近的研究报道哺乳动物中PRC1因含有不同的Pcgf(Polycombgroupringfinger)家族蛋白(Pcgf1-6)又被划分为PRC1.1～1.6亚复合物。虽然PRC1分类众多，但是它们（特别是新发现的非典型PRC1）在胚胎干细胞(ES)中的功能仍不是很清楚，所以我们以非典型PRC1的核心组分Yaf2和PRC1.3/1.5的关键因子Pcgf3/5来研究非典型PRC1复合物的功能。 本文通过CRISPR/Cas9基因组编辑工具建立了Yaf2敲除和Pcgf3/5单或双敲除的ES细胞系。我们发现Yaf2敲除的ES细胞显示出生长迟缓，在体内和体外分化实验中影响外胚层组织的发育。再对RNA-seq结果进行分析发现Yaf2主要是一个转录抑制因子调控一些与外胚层发育相关的基因。蛋白组学研究显示Yaf2可以与所有类型的PRC1复合物的成员结合，此外，Yaf2功能的发挥主要依赖于第166位的丝氨酸被Gsk3磷酸化，该磷酸化有助于促进Ring1B的酶活性，该位点的突变使得H2AK119的单泛素化的水平降低。因此Yaf2通过S166的磷酸化调控H2AK119ub1修饰，从而抑制外胚层发育相关基因的表达。 另外，在Pcgf3/5的研究中，我们发现尽管这些突变细胞保持ES细胞的自我更新和克隆形成能力，但是它们在体外和体内分化过程中显示出严重的中胚层分化缺陷。通过RNA-Seq分析Pcgf3/5单或双突变的ES细胞的转录谱，我们发现与典型PRC1在抑制基因的作用不同，Pcgf3/5主要作为转录激活因子调节中胚层分化的相关基因的表达。蛋白质组学和ChIP-qPCR分析发现了一类新的Pcgf3/5结合蛋白，其中Tex10可以通过与转录共激活因子P300结合激活转录。最后，我们证明了Pcgf3/5调节着ES细胞中组蛋白H2AK119ub1的整体水平。总之，我们的研究结果显示在胚胎干细胞中Pcgf3/5与Tex10、P300相互作用发挥转录激活的功能，同时在ES细胞多能性维持中Pcgf3/5之间有功能性补偿。
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