清華團隊Nature、Cell子刊連發多項表觀遺傳學成果

　　表觀遺傳學修飾可以在不改變DNA序列的情況下調控基因的活性，對于人類發育和人類疾病有深遠的意義。組蛋白修飾是一種重要的表觀遺傳學修飾，包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化等等。

　　組蛋白修飾可以調控許多關鍵的細胞過程。不過，人們一直不清楚組蛋白的這些標簽是否能從哺乳動物生殖細胞傳遞給下一 代。為此，清華大學的研究團隊開發了高度敏感的檢測技術——STAR ChIP–seq。他們用這一技術揭示了哺乳動物早期發育過程中組蛋白修飾H3K4me3的全景圖，并將這種表觀遺傳學動態發表在九月十四日的 Nature雜志上。文章通訊作者是清華生命科學院的頡偉（Wei Xie）研究員和清華醫學院的那潔（Jie Na）研究員。

　　H3K4me3是一種與轉錄起始有關的組蛋白標簽。研究人員發現，從發育中的生殖細胞到著床后的胚胎，父本基因組會 發生廣泛的重編程。其H3K4me3峰會在受精卵中消失，到2細胞晚期再出現。研究顯示，發育完全的成熟卵母細胞具有一種非經典的 H3K4me3（ncH3K4me3）。卵母細胞的ncH3K4me3可以遺傳給著床前的胚胎，直到2細胞晚期開始建立經典H3K4me3的時候才被抹 去。研究指出，在發育完全的卵母細胞中下調H3K4me3，會引起基因組沉默缺陷。

　　九月十五日頡偉研究組又在Molecular Cell雜志上發表文章，揭示了哺乳動物表觀遺傳學記憶的重置。Polycomb蛋白和組蛋白修飾H3K27me3能使關鍵發育調控子保持沉默，由此提供 細胞記憶。那么，這種表觀遺傳學狀態是如何在兩代之間傳遞的呢？研究人員通過STAR ChIP-seq分析了14個發育階段的H3K27me3動態。他們發現，受精之后Hox和其他發育基因廣泛喪失啟動子H3K27me3。進一步研究表 明，精子H3K27me3被全面清除，卵子的啟動子H3K27me3被清除，但遠端H3K27me3得以保留。這項研究向人們展示，配子發生和早期發育階 段存在表觀遺傳學記憶的廣泛重置，表觀基因組具有驚人的可塑性。

　　今年六月，頡偉研究組在Nature雜志上以長文形式報道了哺乳動物著床前胚胎染色質動態調控圖譜。在前期斯坦福大 學開發的ATAC-seq基礎上，他們利用CRISPR基因編輯系統，成功克服了早期胚胎中大量母源線粒體基因組DNA對該技術的干擾，呈現了小鼠胚胎早 期發育中開放染色質和基因調控元件的精確動態調控圖譜。

　　在早期哺乳動物胚胎中基因組是轉錄靜止的，直到受精2-3天后發生合子基因組激活（ZGA）。長期以來人們一直在探 索ZGA的秘密，但還不清楚調控這一重要事件的母本轉錄因子。浙江大學的研究團隊在小鼠中發現，卵母細胞表達的YAP（Yes相關蛋白）是合子基因組激活 的關鍵。這項研究發表在二月二十三日的Cell Research雜志上，文章的通訊作者是浙江大學生命科學研究院的范衡宇教授。

　　2014年陳賽娟院士研究組在Cell Reports雜志上發表文章指出，在胚胎干細胞分化為原始內胚層的過程中，組蛋白甲基化起到了至關重要的作用。組蛋白甲基化是一種重要的表觀遺傳學修 飾，能在不改變DNA序列的情況下影響基因的表達，并由此調控胚胎干細胞定向分化和其他生理過程。