RBM46介导的转录后调控如何通过调节能量代谢参与胚胎干细胞的干性维持

Embryonic stem cells(ESCs) are potential cell resourses in regeneration medicine research because of its pluripotency and self-renewal abilities．in the past decades, massive genetic and epigenetic research on the mechanism of stem cell self-renewal, differentiation and reprogram. Until recently, stem cell metabolism become a hot spot, however, little is known about the underlying mechanism. RNA-binding protein motif 46 (Rbm46), an RNA-binding motif protein with unknown function, was reported by our group before. We revealed a novel mechanism by which Rbm46 regulates trophectoderm specification through stabilizing Cdx2 mRNA in early mouse embryos. In addition, knockdown of Rbm46 using RNA interference downregulated the majority of trophectoderm markers in mouse embryonic stem cells and blocked the allocation of blastomere cells to the trophectoderm in mouse embryos. Interestingly, we observed that RBM46 mainly binds to mRNAs encoded mitochondria proteins, indicating a function of RBM46 in regulating metabolism of ESCs. We aim to investigate how RBM46 regulated metabolism events in ESC and the regarding mechanisms.

胚胎干细胞具有多谱系分化和自我更新能力，使其在再生医学领域具有广泛的应用前景。以往人们对ESC的研究主要从遗传和表观遗传方面着手，阐释了细胞干性维持，分化和重编程的机理，随着研究的深入，多能干细胞维持和分化过程中的能量代谢调节逐渐成为研究热点，但相关机制仍非常不清楚。RBM46是我们课题之前发现一个功能未知的基因，我们在小鼠胚胎干细胞中证明它可能是通过稳定Cdx2的mRNA调控其向滋养外胚层谱系的分化，同时也进一步利用小鼠胚胎体外培养体系验证了Rbm46在小鼠早期胚胎发育过程中影响滋养外胚层的分化。有趣的是，我们研究发现，RBM46在小鼠胚胎干细胞中主要结合线粒体DNA编码的线粒体相关基因，并调控其表达，提示其参与胚胎干细胞维持与分化转换过程中的能量代谢。本课题旨在研究RNA结合蛋白RBM46如何调控干细胞维持和分化过程中代谢途径的转换，从而理解转录后调控在推动ESC命运决定中的重要作用。

本课题旨通过小鼠胚胎干细胞为模型，结合基因操作技术(敲除和过表达)， 以 RBM46 这个关键的 RNA 结合蛋白为研究对象，结合转录组学、蛋白质组学,RNA-免疫共沉淀等方法，探讨转录后调控对小鼠胚胎干细胞能量代谢与干性维持和分化的影响和相关的调控网络，在研究过程中，我们通过RIP-Seq测序发现Rbm46在小鼠胚胎干细胞中可以直接结合线粒体DNA编码的RNA，并进一步通过irCLIP-seq测序发现其结合的位点具有序列特异性，我们通过bm46敲低的小鼠胚胎干细胞系以及进一步建立的Rbm46敲除的细胞系和可诱导的Rbm46敲除的细胞系进行仔细的分析和鉴定，发现Rbm46结合RNA后可以调控其半衰期并影响其蛋白质的表达，ATP水平出现了明显的下降，单个细胞中的线粒体发生了明显的代偿现象并最终影响线粒体的功能，从而干扰细胞的能量代谢，影响干细胞的命运，发生早期凋亡的细胞数量和比例出现了明显的增加。本研究为胚胎干细胞能量代谢的分子机理提供重要的实验证据，我们从能量代谢和线粒体调节角度为人们对ESC的研究提供全新的思路，为再生医学领域提供全新的角度。

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