來自清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北京大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員報(bào)道稱，他們繪制出了哺乳動物著床前胚胎易接近染色質(zhì)的景觀圖。這一重要的研究成果發(fā)布在6月15日的《自然》（Nature）雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的頡偉(Wei Xie)研究員，其主要科研領(lǐng)域與方向包括表觀遺傳學(xué)，基因組學(xué)和生物信息學(xué)。

2013年，頡偉在美國圣地亞哥Ludwig腫瘤研究所攻讀博士后時，以第一作者在Cell雜志上發(fā)表文章，揭示了引導(dǎo)早期人類胚胎發(fā)育的基因開啟和關(guān)閉的機(jī)制。此外，這項(xiàng)研究還描述了一種有可能不只在胚胎發(fā)育過程中，并且同樣在癌癥中起極其重要作用的新遺傳現(xiàn)象。

在這篇Nature新文章中，頡偉研究員和合著作者們指出，染色體的狀態(tài)影響了包括基因表達(dá)、DNA復(fù)制和DNA修復(fù)在內(nèi)的一些基本的細(xì)胞過程。很久以前，人們就注意到易接近的染色質(zhì)標(biāo)記了一些調(diào)控序列，如啟動子、增強(qiáng)子、絕緣子和位點(diǎn)控制區(qū)域。這些元件與細(xì)胞類型特異性的轉(zhuǎn)錄因子互作，執(zhí)行了一些指導(dǎo)細(xì)胞命運(yùn)決定和發(fā)育的轉(zhuǎn)錄程序。

早期的動物胚胎會經(jīng)歷廣泛的重編程和染色質(zhì)重塑，使得終末分化的生殖細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槿?/span>/多能細(xì)胞。然而，關(guān)于著床前發(fā)育過程中哺乳動物染色質(zhì)改變結(jié)構(gòu)及調(diào)控轉(zhuǎn)錄程序的機(jī)制仍有待研究。目前還不清楚染色質(zhì)動態(tài)是否與其他的表觀遺傳重編程事件如整體DNA去甲基化有關(guān)聯(lián)。并且，對于順式調(diào)控元件在早期發(fā)育中所起的作用也知之甚少。

不幸地是，由于可獲得的實(shí)驗(yàn)材料有限難以解答這些問題。近年，斯坦福大學(xué)的華裔學(xué)者Howard Chang開發(fā)出了一種高效的技術(shù)ATAC-seq，可利用單細(xì)胞來分析開放染色質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)ATAC-seq檢測到的一些易接近區(qū)域與啟動子和增強(qiáng)子等調(diào)控元件廣泛共定位。

在這里清華大學(xué)的研究人員采用改進(jìn)的ATAC-seq方法結(jié)合CRISPR/Cas9輔助線粒體DNA去除技術(shù)，繪制出了小鼠著床前胚胎中全基因組易接近染色質(zhì)圖譜。他們發(fā)現(xiàn)盡管在DNA甲基化組中呈現(xiàn)廣泛的親代不對稱，在主要合子基因組激活(ZGA)后親代基因組之間的染色體易接近性總體相當(dāng)。轉(zhuǎn)座元件廣泛塑造了早期胚胎中的易接近染色質(zhì)，且與一些順式調(diào)控序列廣泛重疊。

出乎意料地是，研究人員還發(fā)現(xiàn)易接近染色體靠近一些活化基因的轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)。通過整合順式調(diào)控元件和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，他們構(gòu)建出了早期發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，幫助確定了一些重要的譜系專向分化調(diào)控因子。最后，研究人員發(fā)現(xiàn)在主要合子基因組激活之前一些順式調(diào)控元件及相關(guān)開放染色質(zhì)的活性下降。令人驚訝地是，他們觀察到在次要合子基因組激活過程中許多位點(diǎn)顯示在整個轉(zhuǎn)錄單位上有一些非典型的大開放染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域，支持了存在一種不同尋常的松散的染色質(zhì)狀態(tài)。

這些研究數(shù)據(jù)揭示出了伴隨早期哺乳動物發(fā)育一種獨(dú)特的時空染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。

此外，本月2號，著名華人科學(xué)家張毅也領(lǐng)導(dǎo)波士頓兒童醫(yī)院、美國國立衛(wèi)生研究院的研究人員在Cell雜志上發(fā)表論文，報(bào)告稱他們揭示出了小鼠著床前發(fā)育過程中的染色質(zhì)調(diào)控景觀。并確定了一些對哺乳動物胚胎中DNase I超敏位點(diǎn)(DHSs)建立極為重要的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。