鄭州大學第一附屬醫(yī)院孫瑩璞研究組、清華大學生命科學學院頡偉研究組和醫(yī)學院那潔研究組日前在《自然》雜志上發(fā)表研究論文，揭示人類早期胚胎發(fā)育各階段染色質(zhì)重編程變化規(guī)律。該成果為深入理解人類胚胎早期發(fā)育表觀遺傳調(diào)控提供了理論基礎(chǔ)，對提高輔助生殖成功率以及發(fā)育相關(guān)出生缺陷防控有重大意義。

在人類胚胎發(fā)育過程中，由于早期胚胎材料的稀缺以及技術(shù)限制，染色體在全基因組水平上的重編程以及其與胚胎基因組轉(zhuǎn)錄激活的關(guān)系還鮮有研究。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，在人類胚胎合子基因組激活前的合子、2Cell、4Cell均發(fā)現(xiàn)有大量的染色質(zhì)開放區(qū)域。研究人員首先鑒定出了胚胎發(fā)育過程中可能的重要轉(zhuǎn)錄因子。值得注意的是，胚胎基因普遍是在受精后發(fā)育至8細胞時期才大規(guī)模激活，而研究人員發(fā)現(xiàn)在基因組激活前的1到4細胞時期染色體上就存在大量的開放區(qū)域。隨后研究發(fā)現(xiàn)，很多遠端非啟動子區(qū)也存在大量開放區(qū)域，并且這些區(qū)域富集轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點，然而這些開放染色質(zhì)區(qū)域隨著全基因組轉(zhuǎn)錄的激活反而大量消失，隨后胚胎在很多新的位置建立起開放染色質(zhì)區(qū)域，證明胚胎基因組轉(zhuǎn)錄激活對于開放染色質(zhì)區(qū)域重編程的必要性。

研究人員提出，這種早期胚胎基因組激活前特有的開放染色質(zhì)區(qū)域可能暫時儲存轉(zhuǎn)錄因子，胚胎基因組激活時，這些位點被關(guān)閉，轉(zhuǎn)錄因子可以釋放至啟動子區(qū)參與基因組激活。

這項工作對于研究人類體內(nèi)和體外多能性細胞具有重要的參考價值，為干細胞臨床應用提供了理論依據(jù)。該研究首次揭示人類胚胎ZGA前存在廣泛的染色質(zhì)開放區(qū)域，并闡明其在胚胎發(fā)育過程的重編程模式，闡述了胚胎基因組轉(zhuǎn)錄激活對于開放染色質(zhì)區(qū)域重編程的必要性。