中國學者Cell子刊解析細胞重編程分子機制

　　報道 來自北京生命科學研究所、同濟大學和中科院動物所等處的研究人員，在新研究中證實小鼠受精卵中的親代原核(Pronuclei)具有不對稱重編程的能力。這一研究發現發表在3月13日的《Cell reports》雜志上。

　　任職于北京生命科學研究所和同濟大學的高紹榮(Shaorong Gao)研究員以及中科院動物研究所的韓之明(Zhiming Han)研究員是這篇論文的共同通訊作者。高紹榮博士主要從事哺乳動物體細胞重編程分子機理研究。韓之明研究員的主要研究方向是哺乳動物受精、克隆和早期胚胎發育的研究。

　　體細胞核轉移(SCNT)實驗揭示，第二次減數分裂中期(metaphase II，MII)卵母細胞中的一些分子可以重編程體細胞。人們相信在受精后，這些重編程因子會從細胞質易位到受精卵原核中，因為在第一次有絲分裂M期而非間期去核的受精卵保留了重編程體細胞的能力。

　　在受精過程中，親代基因組經歷了差異性的表觀遺傳重編程形成了全能的受精卵。受精之后，魚精蛋白立即迅速地從親代基因組釋放出來，通過母源的核小體組蛋白來重包裝精子DNA.在雄原核中可以檢測到活化組蛋白甲基化標記H3K4me3，而抑制性組蛋白甲基化標記，包括H3K9me2-3、 H3K27me3和H4K20me3則基本不存在。與之相反，在雌原核中可以檢測到所有這些組蛋白甲基化標記。除了組蛋白修飾，眾所周知父系基因組在 PN3時期會經歷全基因組DNA甲基化，而母系基因組的DNA甲基化狀態似乎維持在一個恒定的水平。

　　盡管表觀遺傳修飾似乎在雌雄原核中存在差異，但目前仍不清楚親代原核是否在體細胞重編程中發揮不同的作用。

　　在新研究中，研究人員設計了一系列的核移植實驗解答親代原核對重編程是否做出同等貢獻這一問題。有趣的是，他們發現重編程因子似乎不對稱地定位在親代原核中，一些關鍵性的重編程因子主要位于雄原核內。因此，只有去除雌原核(FPD)的受精卵才能生成克隆后代和核移植胚胎干細胞(ntESC)系，去除雄原核(MPD)的受精卵則無法支持體細胞重編程。

　　研究人員進而證實，親代原核不同的表觀遺傳修飾或許直接促成了體細胞克隆胚胎之間的發育差異。更重要的是，他們進一步證實融合一個附加的雄原核可以顯著提高受精卵重編程的效率。

　　新研究為鑒別出雄原核中的關鍵重編程因子提供了線索，并可能為利用臨床丟棄的多原核受精卵來獲得人類ntESC細胞系提供了重要的信息。