search
尋找貓咪~QQ 地點 桃園市桃園區 Taoyuan , Taoyuan

清華頡偉研究組發文報道哺乳動物著床前胚胎染色體三維結構重編程過程

清華新聞網7月14日電 7月13日,清華大學生命科學學院頡偉研究組在《自然》期刊(Nature)上發表了題為《哺乳動物早期胚胎髮育過程中染色體三維結構的親本特異重編程》(Allelic reprogramming of 3D chromatin architecture during early mammalian development)的研究論文,系統報道了哺乳動物染色體三維結構在著床前胚胎髮育過程中的動態重編程過程。

在真核生物中,線性DNA通過多層級地摺疊以特定的三維結構存在於細胞核中。近些年來,藉助高通量測序染色體構象捕獲(Hi-C)等染色質三維結構研究技術,科研人員獲得了不同物種多種類型細胞的全基因組染色體三維結構信息。研究過程中,人們發現了拓撲結構域(TADs, topologically associated domain)作為染色體三維結構的基本單位普遍存在於多個物種,而且這種結構在不同細胞類型甚至不同物種中非常保守。此外,染色質可被分為兩類大的區室結構(Compartment A/B)。其中區室結構A與染色質開放區域、高基因密度區域以及轉錄活躍區域有很好的相關性。而區室結構 B則經常出現在異染色質、基因荒漠(gene desert)和低轉錄區域。然而,由於細胞數量和實驗手段的限制,染色體三維結構在哺乳動物早期胚胎髮育過程中的動態變化卻鮮為人知。

染色體三維結構在小鼠早期胚胎髮育過程中的重編程模型。

清華大學生命學院頡偉研究組通過優化,開發出了一套適用於極少量細胞的高通量測序染色體構象捕獲技術(sisHi-C, small scale in situ Hi-C),並成功將其應用於小鼠早期胚胎髮育過程中染色體三維結構的研究中,揭示了哺乳動物受精前後染色體三維結構的親本特異重編程過程。

在這一工作中,研究者發現,精子保留了經典的染色體高級結構包括拓撲結構域(TADs)和區室結構。相反,卵子(MII oocyte)染色體呈現出一種均一性結構,並且缺乏拓撲結構域(TADs)和區室結構(compartment)。令人驚奇的是,在受精后,染色體的三維結構迅速呈現為一種極其鬆散的狀態。研究人員同時發現,不同於普通細胞,在早期胚胎髮育過程中染色體三維結構的建立非常緩慢。這一過程表現為整個著床前發育過程拓撲結構域(TADs)的逐漸鞏固以及染色體區室(compartment A/B)的逐漸隔離。此外,研究人員通過分別對來源於父本和母本的兩套基因組進行研究發現,在胚胎髮育早期儘管原核已經融合,兩套親本基因組在空間上仍然是保持部分分離狀態,而且在受精卵中二者的染色體區室結構(compartment)顯著不同。這種親本基因組在空間上的分離和染色體區室結構的差異直到8細胞階段仍然存在。最後,研究者發現在抑制合子基因組激活(ZGA,zygotic genome activation)的情況下,染色體三維結構仍然能夠部分建立。綜上所述,頡偉研究組發現染色體的三維結構在受精后首先呈現出一種極其鬆散的狀態,並在隨後的胚胎早期發育過程中逐步地以親本特異的方式建立和成熟。

清華大學生命科學學院頡偉研究員為本文通訊作者。清華大學生命學院生命科學研究所聯合培養項目博士生杜振海為本文第一作者,清華大學生命學院生命科學研究所聯合培養項目畢業生鄭輝博士、北京大學前沿交叉學科研究院生命科學研究所聯合培養項目畢業生黃波博士和清華大學交叉信息學院碩士生馬瑞在該工作中做出了重要貢獻。清華大學生命學院生命科學研究所聯合培養項目畢業生吳婧怡博士和清華大學自動化系博士生張祥林也參與了該課題。合作實驗室和個人包括清華大學交叉信息學院曾堅陽研究組、清華大學自動化系汪小我研究組、張奇偉(Michael Q. Zhang)研究組的高軍濤教授,以及美國索爾克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)耶西·迪克遜 (Jesse Dixon)研究組等。課題得到了清華大學實驗動物中心和生物醫學測試中心基因測序平台的大力協助和支持。該研究獲得了國家重點專項研發計劃、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)、國家自然科學基金、中組部青年千人計劃基金、生命科學聯合中心、美國國立衛生研究院、清華大學信息科學與技術國家實驗室學科交叉基金、北京市清華大學結構生物學高精尖創新中心的經費支持。

論文鏈接:

供稿:生命學院 編輯:華山



熱門推薦

本文由 yidianzixun 提供 原文連結

寵物協尋 相信 終究能找到回家的路
寫了7763篇文章,獲得2次喜歡
留言回覆
回覆
精彩推薦