重塑哺乳類父母到合子過渡期的H3K4me2

핵심 개념

在哺乳類配子受精後,H3K4me2在前植入期發育過程中經歷了大規模的重塑。

초록

本研究利用優化的CUT&RUN技術對小鼠卵母細胞和早期胚胎中的H3K4me2進行了全基因組分析。研究發現:

1. 精子和卵母細胞中H3K4me2呈現不同的模式,卵母細胞中呈現非典型模式,而精子中則呈現典型模式。

2. 在卵母細胞成熟過程中,GV期卵母細胞中的H3K4me2幾乎被完全清除,並在受精後重新建立,伴隨著胚胎基因啟動。

3. 在4細胞和8細胞期胚胎中,H3K4me2廣泛分佈在CpG富集和低甲基化的調控區域,並在內細胞團階段解析為活性或沉默狀態。

4. 這些結果揭示了H3K4me2在哺乳類早期發育過程中的重塑模式,增進了我們對早期發育中表觀遺傳重編程的理解。

통계

小鼠GV期卵母細胞中H3K4me2峰值數量為57455個。
小鼠晚期2細胞期胚胎中H3K4me2峰值數量為25073個。
小鼠4細胞期胚胎中H3K4me2峰值數量為110517個。
小鼠8細胞期胚胎中H3K4me2峰值數量為126318個。
小鼠內細胞團中H3K4me2峰值數量為62575個。
小鼠胚胎幹細胞中H3K4me2峰值數量為69154個。

인용구

"在卵母細胞成熟過程中,GV期卵母細胞中的H3K4me2幾乎被完全清除,並在受精後重新建立,伴隨著胚胎基因啟動。"
"在4細胞和8細胞期胚胎中,H3K4me2廣泛分佈在CpG富集和低甲基化的調控區域,並在內細胞團階段解析為活性或沉默狀態。"

핵심 통찰 요약

Resetting of H3K4me2 during mammalian parental-to-zygote transition

by Xu,J., Wang,... 게시일 www.biorxiv.org 05-05-2022

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.05.05.490401v2

더 깊은 질문

H3K4me2在哺乳類早期發育中的重塑過程是否也存在於其他物種中?

H3K4me2的重塑過程在哺乳類早期發育中顯示出顯著的變化，尤其是在受精後的母體到胚胎轉變期間。根據目前的研究，這一過程在其他物種中也有類似的現象。例如，在斑馬魚和人類的早期胚胎發育中，H3K4me2的重塑和再建立也被觀察到。這表明H3K4me2的重塑過程可能是進化上保守的機制，對於多種物種的胚胎發育至關重要。這種重塑過程不僅涉及H3K4me2的去除和再建立，還與基因表達的啟動和調控密切相關，顯示出H3K4me2在不同物種中的功能可能具有相似性。

H3K4me2的非典型分佈模式在卵母細胞和精子中的生物學意義是什麼?

H3K4me2在卵母細胞和精子中的非典型分佈模式具有重要的生物學意義。在卵母細胞中，H3K4me2以非典型的方式存在，這可能與卵母細胞的靜止轉錄狀態有關，表明這一標記在卵母細胞的發育過程中可能扮演著調控基因表達的角色。相對於精子，精子中的H3K4me2則顯示出典型的分佈模式，這可能與精子的成熟和基因表達的啟動有關。這種差異化的H3K4me2分佈模式可能反映了卵母細胞和精子在發育過程中不同的生理需求，並且可能在受精後的基因重編程中發揮關鍵作用，促進胚胎的正常發育。

H3K4me2在調控早期胚胎發育基因表達中扮演什麼樣的角色?

H3K4me2在調控早期胚胎發育基因表達中扮演著重要的角色。研究顯示，H3K4me2的存在與基因的活性密切相關，特別是在早期胚胎發育的關鍵階段。H3K4me2通常標記著活躍的基因啟動子，並且在胚胎的不同發育階段中，其分佈模式會隨著基因表達的變化而變化。在早期胚胎發育中，H3K4me2的重塑和再建立與基因的啟動和抑制密切相關，這一過程對於母體-胚胎轉變（MZT）至關重要。具體而言，H3K4me2的存在有助於促進基因的轉錄活性，並且在胚胎的發育過程中，H3K4me2的分佈模式可以指導基因的表達，從而影響細胞的命運和發育路徑。因此，H3K4me2在早期胚胎發育中不僅是表達調控的標記，也是調控基因表達的重要因子。