UTXは2価のプロモーターを分解することでヒトの神経分化と樹状突起の形態を制御している

UTX Regulates Human Neural Differentiation and Dendritic Morphology by Resolving Bivalent Promoters.

• Qing-Yuan Tang
• Shuang-Feng Zhang
• Shang-Kun Dai
• Cong Liu
• Ying-Ying Wang
• Hong-Zhen Du
• Zhao-Qian Teng
• Chang-Mei Liu

抄録

UTXはH3K27me3デメチラーゼであり、マウスの脳の発生に重要な役割を果たしている。しかし、ヒトの神経分化や樹状突起形態におけるUTXの機能については、ほとんど知られていない。本研究では、CRISPR/Cas9を用いてUTXヌルヒト胚性幹細胞を作製し、神経前駆細胞と神経細胞に分化させ、UTXの機能喪失がヒトの神経発生に及ぼす影響を調べた。その結果、UTX欠損後に分化したニューロンの数が著しく減少し、UTX KOニューロンの樹状突起形態が単純化する傾向が見られた。また、電気生理学的記録から、UTX KOニューロンのほとんどが未熟であることが示された。最後に、UTX KOニューロンの神経分化とシナプス機能に関与する数十の異なる発現遺伝子をRNAシークエンシングにより同定し、UTXが2価のプロモーターを分解することでこれらの重要な遺伝子を制御していることを明らかにした。以上のことから、ヒトの神経分化と樹状突起形態におけるUTXの重要な役割についての参考文献を確立した。

UTX, a H3K27me3 demethylase, plays an important role in mouse brain development. However, so little is known about the function of UTX in human neural differentiation and dendritic morphology. In this study, we generated UTX-null human embryonic stem cells using CRISPR/Cas9, and differentiated them into neural progenitor cells and neurons to investigate the effects of UTX loss of function on human neural development. The results showed that the number of differentiated neurons significantly reduced after loss of UTX, and that the dendritic morphology of UTX KO neurons tended to be simplified. The electrophysiological recordings showed that most of the UTX KO neurons were immature. Finally, RNA sequencing identified dozens of differentially expressed genes involved in neural differentiation and synaptic function in UTX KO neurons and our results demonstrated that UTX regulated these critical genes by resolving bivalent promoters. In summary, we establish a reference for the important role of UTX in human neural differentiation and dendritic morphology.

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