在早期發(fā)育中啟動基因組

卵子受精后，兩個變成一個；兩組遺傳信息結(jié)合形成一個基因組。我們可以把卵子和精子想象成信息膠囊，里面含有開始新生活的儲存說明，但是受精后這些說明有什么解釋呢？

巴巴拉姆研究所的研究人員通過使用少量的小鼠胚胎干細(xì)胞提供了更多的問題，這些干細(xì)胞為懷孕小鼠受精后24小時的兩個細(xì)胞胚胎(受精卵)提供了一個“類似”的系統(tǒng)。這是合子基因組正常激活的階段。利用這些被稱為“2C樣”細(xì)胞的細(xì)胞，研究人員可以探索合子基因組中分子事件的層次結(jié)構(gòu)。他們的研究成果今天發(fā)表在《基因發(fā)展》雜志上。

詩意地說，基因組被稱為小波和主波的事件喚醒。研究人員知道，一種叫做Dux的轉(zhuǎn)錄因子(一種結(jié)合DNA促進表達的蛋白質(zhì))在第二波中激活了一系列基因，而不是首先激活Dux或基因組的基因。

巴巴拉姆研究所博士后研究員梅拉妮?？怂估?馬斯林博士說：“基因組激活是胚胎必須做的第一件事?！半m然它對胚胎的形成至關(guān)重要，但我們對此知之甚少。像2C這樣的系統(tǒng)提供了這些非常早期的胚胎細(xì)胞的實驗近似值，并允許我們使用完整的研究技術(shù)來梳理正在發(fā)生的事情?！?

研究人員首先篩選了增加小鼠胚胎干細(xì)胞群中稀有2C樣細(xì)胞數(shù)量的因素——這表明了可以促進基因組激活的積極因素。研究人員鑒定了兩種蛋白質(zhì)，命名為發(fā)育多能性相關(guān)2 (DPP A2)和4(Dppa4)。

“觀察我們發(fā)現(xiàn)的關(guān)于Dppa2和Dppa4的信息，它們符合負(fù)責(zé)啟動新基因組表達的特征，”?？怂估?馬斯林博士解釋道?！暗鞍踪|(zhì)已經(jīng)存在于卵子中，所以它在新胚胎形成之前就存在了。如果我們從基因組中刪除Dppa2和4基因，我們將看到2C樣細(xì)胞的丟失，以及由Dux引發(fā)的基因組表達丟失的浪潮。”

本研究提出的模型將基因組激活與最終形成精子和卵子的細(xì)胞的表觀遺傳重編程聯(lián)系起來，形成一個相連的事件鏈，確保卵子中Dppa2和4的表達在時機成熟時準(zhǔn)備好開始基因組激活。

巴巴拉姆研究所表觀遺傳學(xué)研究項目主任、韋爾科姆桑格研究所副教授沃爾夫賴克教授評論說：“展望未來，揭示人類發(fā)育中基因組激活的細(xì)節(jié)將是一件有趣的事情，因為這是一個尚未開發(fā)的領(lǐng)域?！案嗟亓私馍缙诨蚪M的調(diào)控因素，也與我們希望將細(xì)胞恢復(fù)到早期生命狀態(tài)的情況有關(guān)，比如生產(chǎn)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞用于未來的治療用途?！?

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