2月6日，同济大学高绍荣教授课题组联合美国西奈山医学院（现哥伦比亚大学欧文医学中心）王建龙（Jianlong Wang）教授课题组在《干细胞》（Cell Stem Cell，影响因子22）杂志在线发表了题为“DUX-miR-344-ZMYM2-Mediated Activation of MERVL LTRs Induces a Totipotent 2C-like State” 的研究论文。揭示了DUX-miR-344-ZMYM2介导的MERVL激活在全能性样细胞产生过程中的作用。

小鼠胚胎干细胞（ESC）来源于囊胚时期的内细胞团，因其发育成胚胎所有三胚层细胞的能力而被视为多潜能性细胞，但其几乎不对胚胎外组织的形成有任何贡献。而全能性细胞，如一细胞合子（Zygote）及二细胞时期（2-Cell）的单个卵裂球，既能发育形成胚胎组织，又可以发育成胚胎外组织。体外培养的小鼠胚胎干细胞中，有极小部分（1%-5%）细胞具有扩展的多能性，即这类细胞既可以向胚胎组织分化（嵌合入小鼠组织器官），也具有向胚外组织分化的潜能（嵌合入胎盘）。此类细胞也被称为2C样细胞（2CLC, 2-Cell like cell）。前期的研究发现，2CLC中存在高水平的MERVL转录。此外，包括Zscan4基因家族在内的大量二细胞特异性基因，也被显著地激活。然而，目前对2C状态调节的理解在很大程度上，聚焦于鉴定和表征ESC富集的编码或非编码分子，这些分子将ESC的细胞命运潜能限制为多能性状态，而非将其激活为2C状态。 例如，先前的研究已经揭示了许多限制小鼠ESC中的2C状态的关键因子，包括LSD1, CAF-1，KAP1，G9A，miR-34a，PRC1.6，EP400-TIP60复合物和PIAS4 SUMO E3连接酶等。与之相反的是，Dux是第一个被鉴定为在ESC中，可正向调节并激活2C状态的转录因子。但是，Dux下游如何调节2C状态的详细分子事件还未被阐述。

在本项研究中，研究人员构建了Zscan4-GFP;2C::tdTomato双报告系统来标记2CLC细胞系。通过对2CLC双阳性（DR+/+）细胞中的核小体全局分布及基因表达分析，确立了非编码RNA miR-344在2CLC形成中的正向调节作用。为进一步进行分子机制研究，研究人员利用CRISPR-dCas9系统，构建了MERVL与miR-344分别激活的细胞系，结合测序分析及体内嵌合体实验，证明了2C的开放染色质使转录因子（如Dux）更容易激活miR-344，而miR-344又通过多层级参与激活了MERVL。首先，miR-344经转录后抑制ZMYM2和LSD1，而ZMYM2的去除导致LSD1在MERVL和2C特异性基因上的结合丢失。其次，LSD1可以作为赖氨酸特异性去甲基酶使H3K4me1和H3K4me2发生去甲基化，造成转录失活。因此，miR-344对LSD1的转录后抑制，导致MERVL和2C特异性基因的激活。 第三，Dux还可以直接激活MERVL和相关的2C基因的表达。与DUX过表达一致的是，在早期胚胎发育中siZmym2的注射可造成部分卵裂球的发育阻滞，此类胚胎的免疫染色显示ZSCAN4和MERVL在囊胚阶段的异常激活。最后，ZMYM2可以直接结合并抑制Gata2，Gata2是一种在激活MERVL/MT2和2C基因过程中发挥作用的关键转录因子。因此，我们的研究确立了miR-344是2CLC扩展多能性和植入前发育的第一个非编码正向调控因子，通过DUX→miR-344-|Zmym2/Lsd1-|MERVL通路来调控2CLC的全能性，增加了全能性分子控制及其向多能性转变研究的丰富性。

美国西奈山医学院王建龙课题组杨藩博士，黄欣博士，以及同济大学高绍荣教授课题组博士研究生臧茹歌，为本文的共同第一作者。同济大学生命科学与技术学院陈嘉瑜副教授也参与该研究。高绍荣教授与王建龙教授为本文的共同通讯作者。该研究得到了科技部、基金委和中国留学基金委的项目支持。