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      單細(xì)胞胚胎受精后獨特的基因組結(jié)構(gòu)
      
			
      
				2018-12-29 11:45:53
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      使用新開發(fā)的方法，奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所(IMBA)的研究人員已經(jīng)能夠揭示在單細(xì)胞哺乳動物胚胎受精后最初幾小時內(nèi)發(fā)生的基因組重組的復(fù)雜性。他們的研究結(jié)果最近發(fā)表在Nature雜志上。研究小組(來自三大洲)發(fā)現(xiàn)，與其他間期細(xì)胞相比，單細(xì)胞胚胎或受精卵中共存的卵子和精子基因組具有獨特的結(jié)構(gòu)。了解這種專門的染色質(zhì)“基態(tài)”有可能提供對表觀遺傳重編程到全能的神秘過程的見解，即產(chǎn)生所有細(xì)胞類型的能力。
      

      單細(xì)胞胚胎受精后獨特的基因組結(jié)構(gòu)
      

      卵子和精子的融合，兩種高度分化的細(xì)胞類型，導(dǎo)致單細(xì)胞胚胎或受精卵的形成。在受精后的第一個小時內(nèi)，兩個獨立的基因組經(jīng)歷重編程事件，其可能起到消除分化細(xì)胞類型的記憶并建立全能狀態(tài)的作用。全能性潛在的機制仍然知之甚少，但對于從受精卵產(chǎn)生新生物體至關(guān)重要。
      

      單細(xì)胞基因組學(xué)的重大進展
      

      受精后，母系和父系基因組消除了先前分化狀態(tài)的一些表觀遺傳記憶，以促進作為受精卵的新生命的開始。在受精后的第一個細(xì)胞周期中，從卵母細(xì)胞(卵子)遺傳的母體基因組和由精子提供的父本基因組在受精卵中作為單獨的細(xì)胞核存在。這兩個基因組的特征在于重編程期間獲得的不同的表觀遺傳修飾。母系和父系基因組的3-D 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是否也是不同的尚不清楚。
      

      由IMBA的KikuëTachibana-Konwalski領(lǐng)導(dǎo)的國際團隊與來自波士頓麻省理工學(xué)院(MIT)和莫斯科羅蒙諾索夫大學(xué)(MSU)的研究人員合作，旨在揭示哺乳動物卵母細(xì)胞中染色質(zhì)結(jié)構(gòu)如何重組。合子過渡。利用Maxim Imakaev在Leonid Mirny實驗室進行的新一代測序，生物信息學(xué)分析和數(shù)學(xué)建模，研究人員確定了在小鼠卵母細(xì)胞和受精卵基因組重組過程中出現(xiàn)的特定模式。
      

      原料的低可用性使得有必要開發(fā)新的單核Hi-C(snHi-C)方法，這使得有可能首次分析卵母細(xì)胞和單細(xì)胞胚胎中的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。使用該方法，當(dāng)在基因組上平均時，在單細(xì)胞中檢測到基因組組織的特征，包括區(qū)室，拓?fù)渚喓辖Y(jié)構(gòu)域(TAD)和染色質(zhì)環(huán)。“我們的方法使我們能夠比以前的方法更有效地檢測染色質(zhì)接觸十倍。因此，我們能夠找到基因組的差異 折疊在單個細(xì)胞的水平上：由于平均數(shù)百萬個細(xì)胞，傳統(tǒng)的Hi-C遺漏了這些細(xì)胞間的變異，“前維也納生物中心(VBC)暑期學(xué)生Ilya Flyamer說，然后是碩士生和一個該研究的第一作者。
      

      母親和父親染色質(zhì)的對比行為
      

      “此外，與其他間期細(xì)胞相比，我們發(fā)現(xiàn)受精卵染色質(zhì)的三維組織存在獨特差異。更有趣的是，受精卵的母本和父本基因組似乎在同一細(xì)胞內(nèi)有不同的組織。受精后染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重組，并且這種重組在母體和父本基因組中發(fā)生差異，“IMBA博士生Johanna Gassler解釋說，該研究的第一批作者之一。
      

      資深作者和IMBA組長KikuëTachibana-Konwalski對哺乳動物卵母細(xì)胞到合子過渡的秘密著迷，并且多年來一直在研究生命的奇跡，特別是最初的分子步驟。她還希望這些發(fā)現(xiàn)能為新興的全能性領(lǐng)域帶來新的見解。“將受精卵的力量置于背景中：通過Yamanaka因子重新編程為多能性需要幾天時效率有限，而重新編程為全能性則發(fā)生在受精卵中幾小時之內(nèi)。如何實現(xiàn)這一點仍然是生物學(xué)中的關(guān)鍵未知之一。通過研究受精卵的染色質(zhì)狀態(tài)，我們的目標(biāo)是深入了解這種機制，它也可以用于再生醫(yī)學(xué)，“Tachibana-Konwalski說道，強調(diào)了她對她最喜歡的研究課題的潛在應(yīng)用的興奮。
      
			

			
        
      
			
      
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