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大家好，今天为大家推荐的是2011年发表在Cellstem cell上的一篇文章，标题是Regulation of Human Epidermal Stem Cell Proliferation and Senescence Requires Polycomb-Dependent and -Independent Functions of Cbx4，本文的通讯作者是Salvador Aznar Benitah，他于2013年成为了IRB Barcelona的group leader，他们实验室主要感兴趣的是表皮干细胞的表观遗传调控机制。 表皮干细胞的增殖和未分化状态的维持依赖于染色质重塑因子如Ezh2，Jmjd3，Dnmt1等。然而，静息epSC (epidermal stemcell) 状态的表观遗传机制，以及从休眠到激活过渡期间所需的染色质重塑因子的动态相互作用目前均是未知的。而多梳蛋白作为一种抑制转录组表达的复合物，在很多的生物过程如细胞命运的选择，人类癌症等方面发挥了很重要的表观遗传调控作用。因此本文系统的研究了多梳蛋白Cbx4在调控人类epSC缓慢周期（slow cycling），以及其分化和衰老中的作用。 Cbx4是唯一一个可以促进人类epSCs slow cycling 的PRC1-相关的Cbx蛋白。 首先根据integrin α6这种表面marker,FACS出人类表皮角质细胞的三种细胞类型（α6 bright，α6dim, α6 low），然后在这三种细胞中检测了cbx4, cbx6, cbx7, cbx8的表达情况，发现cbx4的表达是依次降低的，与此同时cbx家族中的其他蛋白的表达不存在这样的变化。为了研究cbx4在人类表皮干细胞中的作用，作者敲减了epSCs中的cbx4，发现macroscopic colonies的大小减小了，数量也减少了。通过诱导形式的过表达cbx4，发现与对照组相比，也会导致克隆数目的减少和大小的减小。作者仔细对比这两种情况，发现尽管从宏观上，两者的表型十分相似，但是本质上差别很大。前者导致epSCs终末分化样的形态，而后者是未分化的克隆。此外，cbx4的敲减会导致衰老相关的分子 Cdkn2a/p16和SA-β-Galactosidase的表达。 Figure 1. Cbx4 Is Uniqueamong PRC1-Associated Cbx Proteins in Inhibiting Human Epidermal Stem CellProliferation Cbx4的chromodomain对于epSCs的抗衰老是所必须的，但是对于阻止epSCs的增殖和分化是非必须的。 为了明确cbx4蛋白的多梳功能是否引起了上述细胞效应。作者在将该蛋白的三种突变体（Cbx4F11A, Cbx4W35L, or thedouble mutant Cbx4CDM）分别过表达到epSCs细胞中，然后检测了epSCs的变化情况，首先发现形成克隆的数目减少了，大小变小了，其次是这些细胞表现出abortive-like morphology，与敲减内源性的cbx4所展示的形态十分相似。在分子层面，Cdkn2a/p16的表达是增加的，表明该蛋白的抑制表达是通过cbx4的CDM结构域实现的。此外作者检测了SA-β-Galactosidase的表达和一些epSC分化相关的marker，发现，前者的表达是显著升高的，而分化相关的marker的表达并没有显著变化，这表明细胞表现出了衰老的表型，但是并没有分化，因此衰老和分化是两个相对独立的过程。此外作者做了rescue实验，发现衰老的是一个不可逆过程。最后作者还做了全转录组的分析，发现cbx4的CDM对于调控epSCs的增殖和分化是非必须的。 Figure 2. The PolycombFunction of Cbx4 Is Required for Repressing Senescence, but Not for PreventingDifferentiation of Epidermal Stem Cells Cbx4抑制epSC增殖和分化是通过SUMO-E3连接酶活性实现的。 接下来作者在人类角质细胞中表达了Cbx4 E3连接酶缺陷的突变体（Cbx4△SIM）来评估Cbx4E3连接酶的活性在该细胞中的作用。与对照组相比，Cbx4△SIM的表达会促进角质细胞的增殖。此外，分化的细胞比例升高。细胞周期的检测表明，处于S 和G2/M 的细胞数目增多了，而G1期细胞数目减少了。全转录组的分析表明cbx4的E3连接酶活性对于人类角质细胞的抗增殖和抗分化是所必须的。与此同时E3连接酶活性的缺失也并不影响cbx4的多梳活性。 Figure 3. Inhibition ofEpidermal Stem Cell Proliferation and Differentiation by Cbx4 Is Dependent onIts SUMO-E3 Ligase Activity 作者也通过Cbx4的ChIP-seq分析发现cbx4结合在参与表皮稳态，细胞增值和胚胎发育相关的基因上，这进一步的证实了cbx4在表皮干细胞的增值，分化，静息期的维持等方面的作用。最后，作者通过体内干细胞移植实验表明cbx4缺失的人类表皮干细胞的无法重建稳态的表皮。 Figure 4. Human EpidermalStem Cells Depleted of Cbx4 Cannot Reconstitute a Human Epidermis in a Model ofIn Vivo Stem Cell Transplantation 总结：
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