中國發現人類早期胚胎發育組蛋白重編程規律

2020-12-13 華龍網

我發現人類早期胚胎發育組蛋白重編程規律

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科技日報訊 (記者喬地)鄭州大學第一附屬醫院孫瑩璞/徐家偉課題組、清華大學生命科學院頡偉課題組合作研究,揭示了人類早期胚胎發育組蛋白修飾重編程規律,發現人類早期胚胎發育染色質獨特的親本到合子表觀基因組的轉換模式,提出「表觀基因組重啟」模型。該研究成果近日在線發表在《科學》網站上。

近年來,鄭州大學孫瑩璞/徐家偉課題組在人類早期胚胎發育與遺傳病子代傳遞阻斷領域作出重要貢獻,推動了生殖醫學與胚胎植入前遺傳學診斷學科發展。孫瑩璞介紹,表觀遺傳學修飾參與基因表達調控並調控個體發育。在哺乳動物早期發育過程中,卵母細胞受精形成具有全能性的受精卵,並經過細胞分裂與分化形成植入前囊胚,後者包含具有多能性的內細胞團。伴隨著發育的進行,表觀遺傳學修飾經歷了劇烈的重編程。由於人類卵細胞和早期胚胎樣本稀缺性以及極低量細胞組蛋白修飾技術的缺乏,人類早期胚胎發育中組蛋白修飾的重編程規律以及功能並不清楚。

該研究系統分析了人類早期胚胎組蛋白修飾重編程規律,闡明了人類特有的組蛋白修飾動態變化規律,揭示了「表觀基因組重啟」機制,研究成果對於認識人類生命以及輔助生殖技術中胚胎的早期發育和調控規律具有重要理論意義。

據悉,該項目獲得了科技部、國家自然科學基金委、北京市科委和生命科學聯合中心以及美國霍華德休斯醫學研究所國際研究學者等支持,同時得到了河南省科技廳生殖與遺傳重點實驗室、河南省婦產疾病(生殖醫學)臨床醫學研究中心、清華大學實驗動物中心、生物醫學測試中心基因測序平臺以及計算平臺的協助和支持。

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  • 人類早期胚胎發育組蛋白修飾重編程規律
    在小鼠卵細胞發育晚期,組蛋白修飾組蛋白H3第4位賴氨酸三甲基化(H3K4me3)和組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化(H3K27me3)會以非經典的形式分布,並通過母源繼承的方式傳遞到胚胎中調控子代的基因表達和發育。由於人類卵細胞和早期胚胎樣本稀缺性以及極低量細胞組蛋白修飾技術的缺乏,人類早期胚胎發育中組蛋白修飾的重編程規律及功能並不清楚。
  • Science:我國科學家揭示人類早期胚胎發育中的組蛋白修飾重編程
    組蛋白修飾(histone modification)是指組蛋白在相關酶作用下發生甲基化、乙醯化、磷酸化、腺苷酸化、泛素化、ADP核糖基化等修飾的過程。組蛋白上發生甲基化的位點是賴氨酸和精氨酸。賴氨酸能夠分別發生一、二、三甲基化,精氨酸只能發生一、二甲基化。在組蛋白H3上,共有5個賴氨酸位點可以發生甲基化修飾。
  • ...組在《科學》期刊合作發文揭示人類早期胚胎組蛋白修飾重編程過程
    清華生命學院頡偉課題組在《科學》期刊合作發文揭示人類早期胚胎組蛋白修飾重編程過程清華新聞網7月8日電 清華大學生命科學學院頡偉課題組與鄭州大學第一附屬醫院孫瑩璞/徐家偉課題組合作,揭示了人類早期發育過程中組蛋白修飾的重編程過程。
  • 我國科學家揭示人類早期胚胎組蛋白修飾重編程
    伴隨著發育的進行,表觀遺傳學修飾經歷了劇烈的重編程。近年來,以小鼠等模式生物為研究模型,DNA甲基化、染色質開放性、染色質高級結構以及組蛋白修飾等表觀遺傳學特徵的動態變化過程和規律都逐漸被揭示。2019年7月4日,鄭州大學孫瑩璞課題組與清華大學頡偉課題組在Science上發表研究長文Resetting histone modifications during human parental-to-zygotic transition,揭示了人類早期發育過程中組蛋白修飾的重編程過程。
  • 同濟大學高紹榮/江賜忠合作揭示胚胎發育過程的重編程模式
    2017年頡偉和劉江團隊背靠背報導了從小鼠受精後到著床前發育各個階段的胚胎染色質高級結構經歷了劇烈的重編程結構重組【1,2】。最近,劉江和陳子江團隊揭示了人類早期胚胎的染色體三維結構的動態變化過程中,CTCF蛋白對拓撲相關結構域(TAD)起著重要的調控作用(詳見BioArt報導:專家點評Nature丨劉江/陳子江合作團隊揭示人類精子和胚胎染色體三維結構建立的奧秘)【3】。
  • 我國科學家首次揭示人類早期胚胎中染色體三維結構的動態變化
    首次揭示了人類早期胚胎中染色體三維結構的動態變化,並發現CTCF蛋白對於早期胚胎發育中拓撲相關結構域(TAD結構)有著重要調控功能,為進一步揭示人類胚胎發育機制提供了理論基礎。人類的DNA如果拉成一條直線約有2米長,然而細胞核的直徑卻僅有5微米至10微米,近期研究發現DNA可以通過有序的摺疊組成不同的拓撲結構域,最終形成染色質的高級結構。
  • 人類胚胎早期發育的黑匣子 正在緩緩打開?
    視覺中國供圖人的生命起源於早期胚胎,但人類胚胎著床後發育是怎樣進行的?胎兒形成即原腸前人胚胎和多能幹細胞的發育過程有沒有圖跡可循?科學家們一直在為這些生命難題找尋答案。因此,原腸前著床階段的研究,對人胚胎發育關鍵事件的理解,以及對人類幹細胞、組織器官再生研究和應用,同時對不孕症、早期發育疾病的預防與治療極為關鍵。
  • 揭開人類胚胎成功著床發育的奧秘
    著床的失敗被認為是導致早期流產的重要因素之一。但對人類胚胎著床過程的研究一直受到技術限制,制約了我們對人類胚胎早期發育的理解。 囊胚開始在子宮內膜著床。來源:Stocktrek Images/Getty2019年8月,北京大學生物醫學前沿創新中心湯富酬課題組和北京大學第三醫院喬傑課題組在《自然》發表的一項研究[1]利用高精度的單細胞多組學測序技術,試圖重構人類胚胎著床過程,幫助我們揭開人類胚胎早期發育之謎。
  • ...Research發文 解析Dux在早期胚胎發育胚胎基因組激活中的作用
    同濟團隊Cell Research發文 解析Dux在早期胚胎發育胚胎基因組激活中的作用 來源:生命科學與技術學院   時間:2019-10
  • Cell:轉座子LINE1對早期胚胎發育是至關重要的
    2018年6月24日/生物谷BIOON/---在一項新的研究中,來自美國加州大學舊金山分校、中國清華大學和英國愛丁堡大學的研究人員發現一種人們長期認為是垃圾或有害寄生物的「跳躍基因」實際上是胚胎發育初始階段的一種關鍵的調節因子。
  • 同濟大學專家論文揭示人類早期胚胎發育奧秘
    原標題:同濟大學專家論文揭示人類早期胚胎發育奧秘  國際學術期刊《Nature》近日在線發表同濟大學附屬同濟醫院幹細胞臨床轉化醫學研究中心主任孫毅教授團隊成員薛志剛博士為第一作者和共同通訊作者的研究論文。
  • 光照對早期胚胎發育的影響
    古人點火取光,現代人類在日常生活中更是離不開光。那麼光照對人類生命的「種子」—胚胎又有哪些影響呢?我們都知道新生命是在母體子宮內孕育生長的,子宮內溫暖黑暗溼潤的環境是胚胎發育最理想的溫床。但是在輔助生殖技術(assisted reproductive technology, ART)中早期胚胎的多項操作均需要在「光」下面進行,如顯微鏡光源、手術室光源的使用。這樣胚胎不可避免會受到光照的影響,從而引發了人們對胚胎生長發育安全的擔憂。一.
  • Cell:科學家揭示人類早期胚胎發育的重大發現!
    ,結果表明,人類和小鼠的胚胎發育過程存在相當大的差異,而且X染色體上的基因或被以不同方式進行調節;相關研究結果刊登於國際著名雜誌Cell上。早期的人類胚胎發育非常難以研究,目前我們所熟知的知識均來自對小鼠的研究,在受精後的第一周,卵細胞會從單一的細胞發育為胚泡,即包含200至300個細胞的中空細胞簇,同時在這一階段會出現三種細胞類型:滋養外胚層,其可以產生胎盤;內胚層,其可以形成胚胎的內胚層;胚胎細胞,其會組成胚胎本身。
  • 組蛋白研究進展速覽!
    【2】Science:我國科學家揭示人類早期胚胎發育中的組蛋白修飾重編程doi:10.1126/science.aaw5118在真核生物中,組蛋白與帶負電荷的雙螺旋DNA組裝成核小體。因胺基酸成分和分子量不同,組蛋白主要分成5類:H1,H2A,H2B,H3和H4。
  • 科學家合作繪製人類幹細胞多譜系分化和重編程的多維表觀遺傳圖譜
    然而,R-loop在人類細胞命運決定(包括幹細胞分化和重編程)過程中的作用尚不明確。該研究系統繪製了人類胚胎幹細胞多譜系分化和細胞重編程過程的全基因組R-loop圖譜、轉錄圖譜及多維表觀遺傳修飾圖譜,首次揭示了R-loop在人類細胞命運決定過程中的作用,並提出R-loop可作為一種新型的表觀遺傳記憶發揮功能。
  • 科學家揭示靈長類早期胚胎發育多能性的變化模式
    該研究通過單細胞轉錄組方法,分析了獼猴著床前胚胎發育過程中,早期細胞命運分化調控,並重點研究了四個囊胚發育階段(早期囊胚,中期囊胚,晚期囊胚,孵化囊胚)和上胚層細胞(Epiblast cells)多能性的動態變化。發現獼猴早期胚胎細胞命運決定模式和調控與人類胚胎極其相似,首次揭示了靈長類著床前胚胎中存在發育多能性由原始態(naive)向始發態(primed)的轉變過程。
  • 研究發現豬克隆胚胎發育關鍵候選基因
    近日,中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所動物基因工程與種質創新團隊研究發現與豬體細胞克隆胚胎初次分裂時間相關的關鍵候選基因,為提高豬克隆胚胎的發育效率、解析體細胞克隆機制提供了理論基礎。相關研究成果在線發表在《基因(Genes)》上。
  • 廣州專家在人類胚胎發育和進化合作研究中獲突破
    ,揭示了人類胚胎發育和進化的奧秘。類似於計算機運行程序需要使用計算機語言編程,人體設定基因表達也有一套「程式語言」——又被稱為「染色體開放狀態」。據悉,劉見橋教授團隊參與合作發表的此項研究成果,解讀了該「程式語言」如何指揮人類胚胎的基因表達。據介紹,人受精之後大約有兩天的時間非常特殊,這一個時期的細胞和人類其他所有的細胞都有巨大的差異,這段時間的胚胎幾乎沒有基因表達。
  • 清華頡偉組和同濟高紹榮組在《自然》發表「背靠背」論文,揭示早期...
    然而在早期胚胎發育方面,雖然人們對這一主題很感興趣,但是受制於細胞數量極為有限而一直缺乏系統深入的研究。另外,表觀遺傳信息如組蛋白修飾是否能夠真正在親代與子代間遺傳仍然知之甚少。和高紹榮組的論文一樣,任冰和Arne Klungland、John Arne Dahl等的論文也發現了早期胚胎的基因組中啟動子區的在基因組激活後存在大量「寬廣的」 (broad)H3K4me3修飾區域。此外,除了檢測H3K4me3修飾的動態變化,還檢測了H3K27ac修飾,相比之下,從卵細胞到2細胞期胚胎的發育過程中H3K27ac修飾在基因組的覆蓋顯著的增加。
  • 科學家發現角蛋白在早期胚胎發育中的不對稱分配與細胞譜系特化
    關於發育形成胎兒與胎盤的細胞譜系特化的具體機制,科學家們提出過幾種不同的理論。「異質性學說」(Heterogeneities model)認為在四細胞期階段多能性細胞與滋養層細胞的細胞命運已經出現不同,在組蛋白修飾、轉錄因子動態變化、非編碼RNA的定位以及基因表達等方方面面出現區分。細胞極性模型(Cell polarity model)認為細胞不對稱分配的細胞命運決定組分驅動了不同的細胞譜系特化產生。