母校要闻

高绍荣、江赐忠、陈嘉瑜发现一种细胞修饰可提高克隆效率,成果在线发表于“Cell Stem Cell”

10月12日,我校生命科学与技术学院高绍荣、江赐忠及陈嘉瑜等合作在Cell Stem Cell(《干细胞》)杂志上在线发表了题为“Dux-Mediated Corrections of Aberrant H3K9ac during 2-Cell Genome Activation Optimize Efficiency of Somatic Cell Nuclear Transfer(Dux介导的2细胞基因组激活过程中H3K9ac异常的校正优化体细胞核移植的效率)”的论文。该项研究基于对正常受精胚胎、体细胞核移植胚胎,以及组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA处理后的核移植胚胎的H3K9ac组蛋白修饰的平行分析,发现组蛋白H3K9乙酰化(H3K9ac)修饰异常是核移植胚胎重编程的重要表观遗传障碍,鉴定出一系列以H3K9ac标记的重编程异常区域(aberrantly acetylated region, AAR),并首次揭示了TSA挽救核移植胚胎发育受限于体细胞原有表观遗传特性。随后,研究人员通过转录因子动机分析,利用已建立的H3K9ac图谱鉴定出潜在的挽救靶点—Dux(转录因子),并通过人为干预Dux水平,成功实现核移植胚胎发育的精确挽救并进行了后续深入的机制论证。

体细胞核移植(SCNT)技术(又称“克隆”)是将分化的体细胞核移入去核卵母细胞内,使体细胞的染色质发生重编程,继而启动胚胎发育到完整个体的技术。虽然SCNT是目前为止唯一一种可以使体细胞获得全能性的方式,但由于重编程中存在多种表观遗传障碍,使得体细胞重编程不完全,造成核移植胚胎发育潜能极低,这也极大程度地限制了该项技术的应用前景。业内专家表示,这项研究成果将突破这一瓶颈。

高绍荣课题组长期聚焦于体细胞重编程的表观遗传重塑机制研究。近几年先后发现组蛋白H3K9me3和H3K4me3修饰异常、遗传自供核细胞的DNA再甲基化记忆等,从而打破克隆胚胎中的多种表观重编程壁垒,能显著提高克隆效率。此外,组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA是一个经典的可提升核移植胚胎发育率的处理方式,克隆胚胎经过TSA处理后,其产生克隆动物的效率可从1%提升至6%。

2019年开始,研究人员对Dux在SCNT胚胎中的作用进行了细致探究,发现全长Dux的表达可挽救异常乙酰基化区域中H3K9ac水平,针对性地驱动2C基因和重复序列活化,并显著提高SCNT胚胎体内、外的发育效率。此外,通过构建不同C端敲除的缺陷型Dux,研究人员发现Dux C末端域对于修复异常的乙酰化和促进重编程至关重要。最后,研究人员进一步梳理了Dux,Kdm4,TSA三种挽救方法的关联性,证明Dux和后两者挽救的基因表达具有一定程度的重叠,但相对TSA而言不受限于体细胞原来的表观遗传特性。

今年,研究人员利用实验室前期建立的Dux-KO母鼠的颗粒细胞为供体,进一步发现Dux基因座的敲除极大程度削弱了Kdm4和TSA对SCNT胚胎发育的促进作用。此外,王建龙课题组与高绍荣课题组合作揭示了基因Dux-miR-344-Zmym2介导的MERVL(一种逆转座子)激活在全能性样细胞产生过程中的作用。

传统表观酶挽救方法对Dux基因座激活的依赖性分析

据了解,这项研究发现H3K9ac异常是体细胞核移植胚胎重编程的重要表观遗传障碍,进一步发现转录因子Dux可精确进行表观遗传调控,从而提高SCNT胚胎发育率,该研究为提高哺乳动物克隆效率提供了新方法。

我校直博生杨光、博士张林凤和研究员刘文强为本文的共同第一作者,教授江赐忠、副教授陈嘉瑜及教授高绍荣为本文的共同通讯作者。(程国政)

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.09.006


为获得最佳浏览效果,请选用Chrome浏览器
Copyright © 2013 www.tongjiren.org     同济大学校友服务系统    沪ICP备14041928号-1
友情链接: 同济文工团