突破性進展！同濟大學研究團隊全球首次發現胚胎髮育異染色質修飾的重編程過程

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同濟大學生命科學與技術學院的研究人員首次在全基因組水平上揭示了小鼠植入前及植入後胚胎髮育過程中異染色質修飾H3K9me3的重編程過程，並闡釋了異染色質修飾H3K9me3對於植入前胚胎中逆轉座子(Retro-transposons)沉默起到的重要作用。

異染色質修飾H3K9me3在植入前及植入後胚胎髮育過程中動態變化

這一研究成果公布在4月23日的Nature Cell Biology雜誌上，文章的通訊作者為同濟大學高紹榮教授、張勇教授及高亞威副教授，一作為王晨飛，劉曉雨和楊磊。

同濟大學高紹榮教授及張勇教授課題組長期以來致力於早期胚胎髮育過程中表觀遺傳調控機制的研究。

這是繼2016年他們在《Nature》發表論文後又一重要研究成果！

異染色質修飾H3K9me3是一種抑制性的組蛋白修飾，在成體細胞中大量存在於逆轉座子及部分基因啟動子區域，通常被認為是細胞間命運轉換的壁壘。

前期研究發現在iPS細胞誘導及體細胞核移植(SCNT)的過程中人為去除H3K9me3修飾，可以極大的提高重編程效率。

在早期胚胎髮育的過程中，H3K9me3修飾必然會經歷大規模的重編程，從而使得高度特化的父本和母本基因組重新獲得全能性，並且完成後續的胚胎髮育和細胞分化，然而對於這一過程中H3K9me3重編程是怎樣實現的人們並不了解。

在這項研究中，高紹榮教授課題組利用ULI-NChIP-seq技術檢測了雌雄配子、植入前胚胎髮育連續時間點及植入後6.5-8.5天胚胎髮育過程中H3K9me3修飾在全基因組尺度分布水平，對H3K9me3修飾的繼承、去除和重新建立進行了詳細探討。

通過綜合整合H3K9me3修飾、DNA甲基化修飾及基因表達數據並進行生物信息學分析。

研究人員發現：啟動子區域和LTR逆轉座子區域存在獨特的H3K9me3修飾調控特徵，啟動子區域的H3K9me3修飾在受精後被大量去除，直到植入後才開始重新建立，而LTR逆轉座子區域的H3K9me3修飾在植入前胚胎髮育過程中逐漸增強。

受精後父本和母本的基因組均發生了大量的H3K9me3修飾的去除和重建，母本基因組的H3K9me3修飾水平要遠高於父本基因組，且這種父母本的不均衡性一直維持到囊胚時期。

在植入前胚胎髮育中，隨著整體DNA甲基化水平的降低，在Chaf1a等因子的作用下，LTR逆轉座子區域的抑制因素逐漸由DNA甲基化替換為H3K9me3修飾，且這種替換對於維持胚胎基因組的穩定性和正常發育具有重要的意義，敲降Chaf1a因子會導致胚胎髮育阻滯。

在植入後胚胎中，第一次細胞命運決定之後，啟動子區域形成了譜系特異(lineage specific)的H3K9me3修飾，這些譜系特異的H3K9me3修飾的形成很可能受到了譜系特異轉錄因子調控，並對譜系中其他命運相關的基因起到了沉默作用。

這項研究首次繪製了早期胚胎髮育及植入後胚胎細胞命運決定過程中異染色質修飾H3K9me3的建立圖譜，探討了這種修飾的繼承、去除與重建對於細胞獲得全能性、維持穩定的基因組結構及確保細胞分化的方向性起到的作用。

對於人們理解表觀遺傳學修飾在胚胎髮育和細胞分化的過程中的作用提供了有力的證據。

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