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标题: 生殖学前沿：单细胞转录组测序发现影响早期胚胎发育的关键因素！ [打印本页]

作者: 宽恕 时间: 2017-2-9 09:35
标题: 生殖学前沿：单细胞转录组测序发现影响早期胚胎发育的关键因素！

　　X染色体失活(XCI)是指雌性哺乳类细胞中，1条X染色体失活的现象，过程中X染色体会被包装成异染色质，进而因功能受抑制而沉默化。Xist 是能引发X染色体沉默的长片段ncRNA，尽管Xist对X染色体失活是必要的，但其对胚胎植入前的印记X染色体失活的精确作用尚存争议。近日，安诺优达与法国居里所的研究人员对其进行探索，发现X染色体失活完全由Xist唯一决定，其剂量补偿失败对植入后胚胎有致命性影响。

　　

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　　在哺乳动物中，雄性(XY)和雌性(XX)性染色体结构的差异会导致剂量补偿策略的演变，其中包括在雌性中发生的X染色体转录沉默。Xist仅在父本的等位基因介导的父本X染色体(paternalX, Xp)失活。在小鼠中，X染色体失活首次出现于胚胎植入前阶段。据报道：Xp 基因的沉默与 Xist 缺失有关。但是前期研究仅限于对几个基因的分析，未探索到本因。

　　法国居里研究所团队在小鼠早期胚胎的不同阶段，利用单细胞转录组测序技术(scRNA-seq)对完全依赖于Xist介导的印记X染色体失活进行研究。

　　研究者用scRNA-seq绘制了Xp和Xm染色体的动态表达图谱。材料来自两个品系正反交的小鼠F1代胚胎——从2细胞到囊胚期，其中24,499个参考的小鼠基因，其中15,581个基因至少在一个发育阶段被检测到表达，包含580个X染色体基因，最终确认了125个高表达基因。

　　研究者首先探索了早期胚胎的印记X染色体失活的基因沉默程度和影响因素，结果显示X染色体失活的基因沉默程度主要影响因素来自其父本和母本的杂交种类，其次是性别，而且性别的差异在32细胞和囊胚期最小，推测原因就来自于X染色体失活引起的剂量补偿。

　　接下来，研究人员探索了X染色体失活发生的时机，发现在8细胞时期X连锁基因表现为明显的母系偏移，直到囊胚期，这种现象越发明显，表明X染色体失活在此时期进行的非常彻底。安诺优达陈重建博士说：“早期和中期比晚期沉默的基因更倾向于位置上靠近失活中心;这些发现表明在X染色体失活印记期间，Xist RNA扮演重要的早期启动基因的角色。表明X染色体失活的启动由Xist唯一决定。”

　　为了探究X染色体失活是否在Xist不表达的情况下还存在，研究者构建了父系Xist敲除(XistpatΔ)模型：“正如预期的，明显的剂量补偿缺失出现在突变体中，在XistpatΔ胚胎中，伴X染色体基因保持明显的双等位表达;直到囊胚期，X染色体失活非常彻底地发生在野生型雌性中”。在XistpatΔ雌性囊胚中许多下调的基因与外胚组织的通路，胚胎生长和细胞活性是有联系的。

　　专家表示：“XistpatΔ导致的X染色体失活，使几个多潜能基因的过表达和Rhox5大量的过表达，最终阻碍了外胚的发展。”

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　　综合来看，此研究证实启动印记的X染色体失活完全需要Xist的调控，其剂量补偿失败对植入后胚胎有致命性影响，揭示了早期胚胎发育中基因组和表观的变化是以X染色体的转录沉默为基础。

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