近日，中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所景乃禾研究組，與北京大學湯富酬研究組的合作論文，以 Silencing of developmental genes by H3K27me3 and DNA methylation reflects the discrepant plasticity of embryonic and extraembryonic lineages 為題，在線發表在 Cell Research 上。該研究揭示了原腸運動時期胚胎不同部位細胞的 DNA 甲基化和 H3K27me3 修飾模式的變化規律，并發現了發育相關基因在胚外區域富集 DNA 甲基化修飾、在胚胎區域富集 H3K27me3 修飾的現象，闡明了兩種表觀調控機制對于介導胚外和胚胎部分細胞發育潛能的差異具有重要作用。
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| 發育相關基因區域的差異表觀調控促進胚胎發育的順利進行 |
細胞命運決定過程的調控機制是發育生物學及干細胞研究領域的關鍵問題之一。在小鼠胚胎早期發育過程中，具有全能性的合子細胞經過不斷的細胞增殖后逐漸特化形成滋養外胚層（TE）和內細胞團 (ICM) 細胞。其中 TE 繼而形成胚外外胚層等細胞，并最終形成胎盤組織等；ICM 細胞則發育形成原始內胚層細胞和上胚層細胞，上胚層細胞經過原腸運動形成外、中、內三個胚層，將來發育形成完整個體。表觀遺傳調控在該過程中發揮重要作用。研究人員通過建立了基于少量細胞的染色質免疫沉淀技術和亞硫酸鹽測序技術等，研究小鼠著床后胚胎不同部位細胞的組蛋白 H3K27me3 修飾和 DNA 甲基化修飾的變化規律和分布特點，發現并驗證了著床后胚胎中發育相關基因在胚胎區域和胚外區域調控機制的差別及其對發育潛能的影響。這一研究結果為闡明不同表觀調控對細胞命運及發育可塑性的影響、認識干細胞的全能性與分化潛能以及干細胞轉化醫學應用等提供了全新的視角和理論指導。
研究工作得到了中科院干細胞與再生醫學戰略性先導科技專項、科技部和國家自然科學基金委的支持。數據收集工作得到了生化與細胞所動物實驗技術平臺、分子生物學技術平臺、細胞分析技術平臺的支持。