（通訊員 吳丹雅）近日，我院苗義(yi) 良教授團隊與(yu) 清華大學頡偉(wei) 教授團隊合作在MolecularCell上發表了題為(wei) “Analysis of genome architecture during SCNTreveals a role of cohesin in impeding minor ZGA”的研究論文，揭示了核移植胚胎發育過程中染色質三維結構的動態重編程過程以及結構蛋白cohesin參與(yu) 抑製胚胎基因組激活（ZGA）的作用。

動物體(ti) 細胞核移植（即動物克隆）是指將體(ti) 細胞的核移入去核卵母細胞中，使其發生重編程並發育為(wei) 新的胚胎，這個(ge) 胚胎最終能發育為(wei) 動物個(ge) 體(ti) 。這是唯一一種能將終端分化的體(ti) 細胞轉變成為(wei) 具有全能性胚胎的技術，然而該技術存在效率低、克隆動物出生率低等問題。近年來在分子水平上對克隆胚胎發育過程中存在的重編程障礙作了大量研究，並建立了多種方法來提高克隆胚胎發育率。隨著染色體(ti) 構象捕獲技術與(yu) 高通量測序技術（Hi-C）等三維基因組學技術的快速發展，這些技術揭示了許多重要生物學事件中的染色質三維結構的動態變化過程。在小鼠早期胚胎發育過程中，研究人員利用優(you) 化的微量細胞全基因組染色質構象捕獲技術（sisHi-C）發現了染色質三維結構隨著胚胎發育的進行而逐步建立鞏固，然而對於(yu) 小鼠核移植早期胚胎發育過程中的染色質三維結構的動態變化卻了解甚少。

體(ti) 細胞核移植早期胚胎的染色質三維結構圖

在本研究中，通過對核移植胚胎采樣並進行sisHi-C測序，繪製了小鼠核移植早期胚胎發育過程中的染色質三維結構動態變化圖譜。結果顯示：在體(ti) 細胞被注入去核卵母細胞後，體(ti) 細胞的染色質三維結構被消解並出現了類中期樣結構。這是由於(yu) 卵胞質中存在大量的促成熟因子促使體(ti) 細胞核出現染色體(ti) 凝集現象。此外，與(yu) 受精胚胎相比，克隆胚胎在激活後原核時期的TAD結構要強於(yu) 受精胚胎，並且在二細胞時期TAD結構減弱。團隊人員猜測原核時期的強TAD結構可能是阻礙核移植胚胎發育的原因之一。針對這一猜測，將體(ti) 細胞的結構蛋白（cohesin）利用植物激素誘導降解係統（AID）進行短暫預敲除，發現其TAD結構顯著減弱。隨後將cohesin預敲除後的體(ti) 細胞進行核移植發現可以顯著提高克隆囊胚率。通過對這些胚胎的進一步組學分析發現，盡管cohesion預敲除後克隆原核時期胚胎的TAD結構無顯著變化，但克隆二細胞時期的minorZGA基因表達卻顯著上調。此外，還發現cohesin預敲除後的體(ti) 細胞的minorZGA的表達及對應的H3K27ac修飾都顯著上調。這些現象表明了cohesin預敲除後使得體(ti) 細胞染色質變得更鬆散從(cong) 而促進了核移植早期胚胎的染色質結構重編程。上述結果對於(yu) 研究體(ti) 細胞重編程機製和提高動物克隆效率及應用具有重要的意義(yi) 。

我院博士研究生吳丹雅和清華大學張珂、王瑤和鄭輝為(wei) 論文共同第一作者，苗義(yi) 良教授和清華大學頡偉(wei) 教授為(wei) 論文通訊作者。本研究受到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。

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