哺乳动物合子基因组激活过程中表观遗传因子的表达模式研究

摘要

[目的]哺乳动物合子基因组激活(zygotic genome activation, ZGA)是早期胚胎发育的一个关键阶段，标志着早期胚胎的发育调控由母源基因向合子基因转变。DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传精确调控合子基因或母源基因的激活或抑制，在早期胚胎发育过程中发挥重要作用。本研究目的为探究表观遗传因子在哺乳动物ZGA过程中的表达变化，理解哺乳动物早期胚胎发育的调控方式。[方法]通过构建山羊早期胚胎发育不同时期胚胎RNA-seq文库，使用生物信息学方法联合分析小鼠、人和牛早期胚胎发育不同时期胚胎RNA-seq数据，分析重要表观遗传因子在哺乳动物ZGA过程中的表达模式。[结果]在人、小鼠、山羊、牛ZGA过程中分别检测到153、153、87、58个差异表达的表观遗传因子，其中KDM5B、SETD2、EED、MSL2、MTA2、ATXN7L3、YTHDF2、IGF2BP1、ALYREF在人、小鼠、牛和山羊ZGA时期均差异表达；DNA甲基化因子TET1在小鼠、人、牛ZGA时期表达存在显著差异，在山羊ZGA过程中不差异但表达水平逐渐升高；组蛋白甲基化因子STED2和KDM5B在人、小鼠、牛、山羊ZGA过程中发挥重要作用；组蛋白乙酰化因子MSL2和MTA2在人、小鼠、牛、山羊ZGA时期维持乙酰化的动态平衡发挥重要作用；RNA修饰因子中YTHDF2和IGF2BP1可能参与调控哺乳动物ZGA过程的转录过程。[结论]本试验解析了DNA甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化和RNA修饰等表观遗传调控因子在哺乳动物ZGA期间的变化规律，并比较了人、小鼠、牛和山羊的表达模式，为构建哺乳动物ZGA调控网络、剖析表观遗传因子的动态调控作用、预测胚胎发育潜能等提供科学依据。

关键词

合子基因组激活 / 表观遗传 / 早期胚胎发育 / 哺乳动物 / 组蛋白修饰