MECP2突变通过重塑三维基因组来干扰多能干细胞的命运

《Cell Death & Disease》：MECP2 mutations disrupt pluripotent stem cell fate through remodeling of the three-dimensional genome

　　

摘要

MECP2基因的突变是Rett综合征的主要原因，但它们在早期发育阶段的机制作用仍不甚明了。在本研究中，我们使用CRISPR-Cas9技术在雄性诱导多能干细胞（iPSCs）中生成了三种功能缺失突变，分别为MECP2^del6、MECP2^insA和MECP2^insT，这些突变分别针对MECP2的不同功能域。研究结果表明，MECP2突变导致iPSCs的增殖能力下降以及胚胎样体的形成受阻，并在胚胎样体发育过程中提前丧失OCT4的表达。为了深入探讨其分子机制，我们进行了综合的多组学分析。MECP2突变通过破坏染色质结构、使拓扑关联域边界不稳定以及重新分布与发育和染色质重塑相关的基因交互热点，改变了三维基因组的组织结构。这些结构变化伴随着整个基因组范围内染色质可及性的变化，其中某些开放区域富含多能性转录因子OCT4/SOX2和3D基因组组织因子CTCF的结合位点。进一步分析证实，MECP2突变增强了CTCF在其共结合位点的结合能力。总体而言，本研究系统性地阐明了MECP2突变如何通过重塑三维基因组结构和染色质可及性在不同层面上干扰iPSC的命运决定，为Rett综合征的早期发病机制提供了新的见解。