生命学院颉伟与华中农业大学苗义良合作发文报道体细胞核移植中染色质三维结构的重编程以及黏连蛋白在抑制基因组激活中的新功能

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6月23日,清华大学生命科学学院颉伟研讨组与华中农业大学动科动医学院苗义良研讨组协作在《分子细胞》期刊(Molecular Cell)宣布了题为“关于体细胞核移植进程中染色体三维结构的剖析提醒了黏连蛋白在按捺初级合子基因激活中的效果”(Analysis of genome architecture during SCNT reveals a role of cohesin in impeding minor ZGA)的研讨论文,报导了体细胞核移植进程中染色体高档结构阅历多步重编程进程,而且初次发现黏连蛋白(cohesin)能够按捺初级合子基因激活(minorZGA)相关基因的表达。

体细胞核移植技能(Somatic cell nuclear transfer,SCNT)能够在体外高效地把终末分解的体细胞的细胞核重编程为全能性状况。但是核移植胚胎的发育才能显着低于正常胚胎的发育才能,提示这其间可能有表观遗传回忆重编程的缺点。核移植胚胎发育进程伴随着剧烈的染色体高档结构的重编程。因为细胞数量和试验手法的约束,此进程的染色体三维结构的高分辨率的动态改变之前一向研讨甚少。别的,颉伟试验室与其他试验室研讨发现,前期胚胎中染色体高档结构如拓扑结构域(Topologically associatingdomain, TAD)等产生反常松懈,而且该现象在进化中高度保存(果蝇、鱼、小鼠和人类),但是其功用和机制一向是未解之谜。在这一作业中,研讨人员使用sisHi-C技能,系统检测了在SCNT各个时期以及这以后胚胎发育进程中染色体结构,并和正常受精的胚胎发育进行了比照。研讨者发现,SCNT胚胎发育系统中,这种进化保存的染色体松懈也会产生,提示不论染色质的来历怎么,卵细胞质都能够将其转化为一个愈加松懈的状况。具体来说,在SCNT进程中,体细胞的细胞核在移植后会首要进入一个类有丝分裂的状况。与正常受精前期胚胎中TAD在1细胞大幅度松懈不同,SCNT胚胎在1细胞阶段具有明晰的TAD结构,但在2细胞阶段依然呈现了松懈的TAD结构,之后TAD又逐步增强。从另一个维度,染色质区室结构(compartment)在SCNT的1细胞时期十分弱,但是之后会逐步增强。在SCNT胚胎发育的8细胞时期之前,SCNT染色体三维结构现已与受精胚胎根本相似。

一起,研讨人员意外发现,在多能性干细胞和终端分解的细胞中敲除对拓扑结构域的树立具有中心功用的黏连蛋白(cohesin),不只能够消除TAD,而且能够激活初级合子基因激活基因(minor ZGA),包含Zscan4等重要基因。这些基因在正常胚胎发育进程中一般先于绝大部分基因被激活,并对前期胚胎发育有重要功用,参加基因组稳定性、端粒延伸等功用。但是在SCNT胚胎这些基因不能正常表达。研讨人员发现,在供体细胞中提前去除黏连蛋白,能够激活minor ZGA相关基因并明显进步SCNT的囊胚发育成功率。综上所述,这一作业提醒了染色质高档结构在体细胞核移植中的重编程进程,而且发现了黏连蛋白具有构成TAD和按捺minorZGA基因的两层功用,为研讨前期胚胎发育进程中共同的松懈染色质的功用和机制供给了重要头绪。

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