基因組的空間配置不是遺傳的而是在胚胎發(fā)生過程中建立的

構(gòu)成每個(gè)細(xì)胞核基因組的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)早期胚胎發(fā)育的過程。HelmholtzZentrumMünchen和LMU與Hubrecht研究所合作的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)證明，這種結(jié)構(gòu)不是遺傳的，而是必須新建的 - 在一個(gè)主要由表觀遺傳機(jī)制調(diào)節(jié)的過程中。這項(xiàng)新研究發(fā)表在“自然”雜志上。

哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)生始于受精，精子細(xì)胞進(jìn)入卵細(xì)胞。這兩個(gè)細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞含有一組(“單倍體”)染色體，融合形成受精卵或單細(xì)胞胚胎，因此具有雙重或“二倍體”染色體補(bǔ)體。然后受精卵分裂，相繼產(chǎn)生2-，4-，8-和16-細(xì)胞胚胎。在此期間，染色體的分子組織經(jīng)歷了一系列變化。如何完成這些改變尚不清楚，但最近的研究結(jié)果已經(jīng)開始闡明這一過程。

基因組的空間組織不是遺傳的

我們與Utrecht的Hubrecht研究所的Jop Kind合作，首次將DamID技術(shù)應(yīng)用于哺乳動(dòng)物胚胎。Maria Elena Torres-Padilla教授，共同指導(dǎo)該研究

Torres-Padilla是慕尼黑Helmholtz Zentrum的表觀遺傳學(xué)和干細(xì)胞研究所(IES)主任，以及慕尼黑LMU的干細(xì)胞生物學(xué)教授。DamID程序?qū)е略诟浇腄NA序列和構(gòu)成核膜的蛋白質(zhì)之間形成共價(jià)連接，核膜是核膜內(nèi)表面上的纖維網(wǎng)狀物。通過確定與葉片相關(guān)的DNA片段的核苷酸序列，研究人員能夠確定細(xì)胞核內(nèi)基因組DNA的三維構(gòu)型。

托雷斯 - 帕迪拉對(duì)結(jié)果感到驚訝。我們發(fā)現(xiàn)基因組的空間組織不是遺傳的，而是首先在胚胎中建立。“在胚胎發(fā)育開始時(shí)，即在生殖細(xì)胞融合后，母系和父系基因組與核蛋白質(zhì)相互作用。葉片形成所謂的葉片相關(guān)結(jié)構(gòu)域(LADs)。然而，這些復(fù)合物在卵子中是不可檢測(cè)的。顯然，基因組的這種特殊空間構(gòu)型在早期胚胎發(fā)生的第一階段非?？焖俚亟?。

染色體構(gòu)型的表觀遺傳改變

此外，作者表明，整個(gè)過程受表觀遺傳機(jī)制的調(diào)節(jié)。例如，稱為Kdm5b的單個(gè)基因的存在特異性地抑制了父本DNA與核層的相互作用。“由于我們的新方法，我們現(xiàn)在可以更徹底地研究早期哺乳動(dòng)物胚胎中的細(xì)胞，”Torres-Padilla說(shuō)。她希望這些研究能夠更深入地了解表觀遺傳機(jī)制，這些機(jī)制對(duì)人類發(fā)展和健康也至關(guān)重要。例如，許多慢性疾病的發(fā)病率，例如2型糖尿病，阿爾茨海默病和癌癥，不能僅通過遺傳和環(huán)境因素的組合來(lái)解釋。表觀遺傳機(jī)制也可能在其發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用

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