NatureGenetics報道重量級發現：開啟人類生命的基因

　　人類胚胎的形成始于精子細胞和卵母細胞的結合。

　　這只初生的受精卵攜帶了分別來自母親和父親的一個拷貝的基因組。但是，這些遺傳信息只有在受精卵分裂幾次后才會被表達，這一事件被稱為 “合子基因組激活（zygotic genome activation，ZGA）”，是什么觸發了ZGA？有研究報道過斑馬魚和果蠅的母系ZGA觸發因子，但在哺乳動物中，ZGA的啟動仍不為人知。

　　直到最近，綜合理工學校洛桑聯邦（EPFL）的科學家們發現，是DUX蛋白質家族點燃了新生胚胎的基因表達程序。這一里程碑式的新發現被發表在《Nature Genetics》雜志。

　　這項發現始于Didier Trono實驗室的一名博后Alberto de Iaco的一個看似不相干的研究。肌肉萎縮癥患者的遺傳突變使肌肉細胞開始生產DUX4蛋白。然而，DUX4通常只在人類胚胎發育的早期階段表達。De Iaco還發現，當強行表達DUX4時，肌肉細胞內一整套的ZGA基因被啟動表達。這是我們得到的第一個有關這件核心事件的啟示，DUX4可能是“合子基因組激活”的關鍵調節器。

　　為了證實這一點，研究人員分析了人類基因組的公開數據，以確定哪些組分在胚胎發育的最初幾天內被表達。他們發現，DUX4是這些初始基因的一員，恰恰在ZGA發生前釋放了高濃度的DUX4蛋白。

　　追隨這一線索，科學家們證明了DUX4蛋白能與ZGA過程中的相關基因結合，并且激發它們的表達。

　　接下來，研究人員使用了小鼠胚胎干細胞，細胞內含有鼠源DUX4基因（簡稱DUX）。研究人員模擬了小鼠胚胎發育，在單細胞水平研究各個基因活性。在胚胎發育至更高級的胚胎細胞之前，一小部分胚胎干細胞就顯現出了2細胞階段胚胎時的基因表達模式。當研究人員刪除DUX基因后，這個過程停止了，這一小撮2細胞階段亞群的出現受到了抑制。

　　最后，EPFL的科學家們利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術，將DUX基因從受精了的小鼠卵母細胞中移除。這種處理完全阻止了ZGA，阻礙了受精卵分裂成2個細胞。

　　研究主要圍繞DUX4，推而廣之，DUX蛋白質家族可能是啟動胚胎生物（人類、老鼠、甚至所有胎盤哺乳動物）最早階段的主控器。

　　“一個古老的謎團解決了，”Didier Trono說。“這項研究揭示了塑造生命的基因程序的啟動原因，它能幫助我們了解某些不孕癥，還為DUX相關的肌肉營養不良癥新治療方法提供了指引。”

　　Didier Trono和他的研究團隊目前對人類胚胎生命最初幾個小時能釋放的物質感到好奇，在如此短暫的時間內，這些物質一定是某些極其重要而關鍵的調節者。