中國科學(xué)家獲表觀遺傳學(xué)研究重大突破

2016年09月14日訊 同濟大學(xué)高紹榮團隊首次從全基因組水平上揭示了小鼠植入前胚胎發(fā)育過程中的組蛋白H3K4me3和HK27me3修飾建立過程，并發(fā)現(xiàn)寬的H3K4me3修飾在植入前胚胎發(fā)育過程中對基因表達發(fā)揮重要調(diào)控作用。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》。

高紹榮研究組利用極少量的細胞檢測了小鼠植入前胚胎發(fā)育各個時期的組蛋白H3K4me3和H3K27me3修飾變化情況，這兩個修飾分別對應(yīng)基因的激活和沉默。

研究人員發(fā)現(xiàn)，組蛋白H3K4me3和H3K27me3修飾的建立規(guī)律明顯不同，H3K4me3修飾的建立更迅速，并且傾向于建立在CpG含量較高且DNA甲基化水平較低的啟動子區(qū)域，而H3K27me3修飾的建立比較緩慢，并且傾向于建立在CpG含量較低的啟動子區(qū)域。

此次最重要的發(fā)現(xiàn)是看到，雖然H3K4me3修飾在2-細胞時期之后很少出現(xiàn)完全的建立和去除，但H3K4me3信號的寬度卻在不斷變化，并且在早期胚胎的基因組中存在大量寬的（>5kb）H3K4me3信號。而這種寬的H3K4me3信號在細胞系以及普通的體細胞中含量都很低。重要的是，這些寬的H3K4me3信號跟基因的高表達以及細胞的發(fā)育命運都有很密切的關(guān)系，這預(yù)示著在早期胚胎中，H3K27me3等修飾還沒有完全建立起來，細胞對基因表達的調(diào)控可能有著完全不同的表觀遺傳調(diào)控機制。

研究還發(fā)現(xiàn)在胚胎發(fā)育過程中，H3K4me3修飾的寬度會逐步變化，表明寬的H3K4me3修飾在早期胚胎發(fā)育過程中，作為一種可調(diào)節(jié)表觀遺傳修飾，精確調(diào)控了各個時期基因的表達，并可能在更多生理過程中發(fā)揮重要作用。

表觀遺傳簡介

表觀遺傳學(xué)是研究基因的核苷酸序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達的可遺傳的變化的一門遺傳學(xué)分支學(xué)科。表觀遺傳的現(xiàn)象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因組印記（genomic imprinting），母體效應(yīng)（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁顯性，休眠轉(zhuǎn)座子激活和RNA編輯（RNA editing）等。

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