BHLHE40与GATA2/3协同调控人类合体滋养层细胞分化的分子机制及其在妊娠障碍中的意义

这篇研究揭示了转录因子BHLHE40在人类合体滋养层细胞（STB）分化中的关键作用。通过DNA pull-down和质谱分析，发现BHLHE40直接调控绒毛膜促性腺激素β亚基（CGB）表达，并与经典滋养层因子GATA2/3形成复合物，共同激活STB分化相关基因。CRISPR/Cas9敲除实验证实BHLHE40缺失会破坏激素合成（如HCG）和细胞融合（如ERVW-1），而临床样本显示流产患者绒毛组织中BHLHE40表达降低。该研究为胎盘发育异常相关妊娠疾病（如流产）提供了潜在治疗靶点。

　　

引言

胎盘作为母胎界面的关键器官，其发育异常会导致流产、子痫前期等妊娠疾病。滋养层干细胞（TSCs）分化为多核合体滋养层（STB）和侵袭性绒毛外滋养层（EVT）是胎盘发育的核心事件。STB通过合成人绒毛膜促性腺激素（HCG）等妊娠维持激素发挥功能，而HCGβ亚基编码基因CGB家族（CGB1-3/5/7/8）是STB的典型标志物。尽管已知TEAD4、GCM1等转录因子参与滋养层分化，但STB谱系决定的分子机制尚未完全阐明。

结果

CGB启动子pull-down鉴定BHLHE40为STB分化关键因子

通过CGB启动子DNA pull-down联合质谱分析，从早期妊娠绒毛核提取物中筛选出9个候选转录因子。单核RNA测序（snRNA-seq）显示，仅碱性螺旋-环-螺旋家族成员40（BHLHE40）在STB中特异性高表达。免疫荧光证实BHLHE40主要定位于妊娠8周绒毛组织的STB层，而流产患者绒毛中其表达显著降低。体外实验中，cAMP信号通路激活剂db-cAMP（1 μM）可诱导滋养层干细胞（TSCs）中BHLHE40上调，该效应被PKA抑制剂H-89（8 μM）阻断。

全基因组图谱揭示BHLHE40在STB中的调控网络

CUT&Tag测序显示，STB分化后BHLHE40结合位点中62%位于内含子和远端增强子区，35%位于启动子区。这些位点与激活型组蛋白标记H3K27ac（65.9%）和H3K4me3（39.5%）显著共定位，尤其在CGB、HSD17B1等基因座。基因本体（GO）分析表明，BHLHE40靶基因富集于激素响应（如孕酮信号）和细胞极性通路。

BHLHE40基因敲除破坏STB分化

CRISPR/Cas9构建的BHLHE40-KO TSCs在分化后呈现：

1. 1.

   激素合成障碍：Western blot显示CYP11A1、CGA/CGB蛋白表达降低，ELISA检测到培养上清中HCG（下降2.3倍）、雌激素（下降1.8倍）分泌减少；

2. 2.

   融合缺陷：免疫荧光显示多核细胞减少，单核细胞占比增加至75%；

3. 3.

   表观遗传改变：RNA-seq鉴定出122个下调基因（如ERVFRD-1、HSD17B1），CUT&Tag显示H3K27ac信号在KO细胞中降低8.83%。

BHLHE40-GATA2/3复合物的协同机制

Co-IP实验证实BHLHE40与GATA2/3直接相互作用，而与非滋养层关键因子TFAP2C结合较弱。基因组共定位分析显示：

• •

  74.6%的BHLHE40峰与GATA2重叠，69.2%与GATA3重叠；

• •

  共结合位点富集于MER11D等内源性逆转录病毒（ERV）增强子区；

• •

  BHLHE40缺失导致GATA2（44.3%）和GATA3（33.6%）染色质结合显著减弱，伴随H3K27ac修饰水平下降。

结论

本研究阐明BHLHE40通过物理结合GATA2/3，促进其在STB特异性基因（如CGB、ERVW-1）启动子和增强子区的招募，进而调控激素合成与细胞融合程序。临床样本中BHLHE40表达降低与流产的相关性，提示其可作为胎盘功能障碍的分子标志物。该发现不仅完善了滋养层分化的转录调控网络，也为妊娠相关疾病治疗提供了新靶点。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容；专业术语如CUT&Tag、Co-IP等均保留英文缩写；上下标格式如μM、ERVW-1等按原文规范呈现）