來(lái)自中科院北京基因研究所的研究人員在斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，早期胚胎過(guò)程中維持了精子而非卵母細(xì)胞的DNA甲基化組（Methylome）。這一突破性的研究發(fā)現(xiàn)以封面文章形式發(fā)表在5月9日的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

來(lái)自中科院北京基因研究所的劉江(Jiang Liu)博士和慈維敏(Weimin Ci)博士是這篇論文的共同通訊作者。前者主要從事癌癥發(fā)病機(jī)制研究，尋找與癌癥發(fā)病過(guò)程相關(guān)的遺傳學(xué)和表觀(guān)遺傳學(xué)變異。后者主要專(zhuān)注于腫瘤基因組學(xué)研究。

多細(xì)胞生物的個(gè)體發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜而奇妙的過(guò)程，從最原始的一個(gè)受精卵細(xì)胞發(fā)育成由不同細(xì)胞類(lèi)型組成的個(gè)體，細(xì)胞的多樣性在時(shí)間與空間上被體現(xiàn)出來(lái)。而這些不同細(xì)胞類(lèi)型的大部分基因序列并沒(méi)有改變，因此各種基因是如何實(shí)現(xiàn)時(shí)間空間上的表達(dá)調(diào)控等問(wèn)題成為了后基因組學(xué)時(shí)代重大的科學(xué)研究問(wèn)題。以染色質(zhì)共價(jià)修飾為主要標(biāo)志的表觀(guān)遺傳學(xué)(epigenetics)，基于其不改變基因序列而引起可遺傳的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控理論，為解決這一科學(xué)問(wèn)題提供了一個(gè)新的研究方向。

以往的研究表明基因組印記和核重編程對(duì)于胚胎的存活及隨后的發(fā)育均至關(guān)重要。在受精后，特定基因（一些來(lái)自母親，一些來(lái)自父親）上某些表觀(guān)遺傳學(xué)標(biāo)記得以保存下來(lái)。這些基因被說(shuō)成是打上了來(lái)源于父母的“印記”，這些標(biāo)記的保存對(duì)于新形成胚胎的存活至關(guān)重要。以適當(dāng)?shù)乃奖磉_(dá)這些印記基因是確保胚胎的正常發(fā)育的必要條件。如果這些印記基因上的表觀(guān)遺傳學(xué)標(biāo)記不受到保護(hù)，就會(huì)導(dǎo)致胚胎出現(xiàn)嚴(yán)重的和多種發(fā)育缺陷。

所謂核重編程則是指，來(lái)自精子和卵子DNA上的大多數(shù)表觀(guān)遺傳學(xué)標(biāo)記被刪除的過(guò)程，它使得來(lái)自父母的基因被重新設(shè)置以確保早期胚胎細(xì)胞能夠發(fā)育形成機(jī)體的所有細(xì)胞類(lèi)型。然而直到現(xiàn)在對(duì)于影響早期胚胎階段這兩個(gè)過(guò)程的基本機(jī)制仍不是很清楚。

在這篇新文章中，研究人員繪制了斑馬魚(yú)配子和早期胚胎中，9個(gè)時(shí)期單堿基分辨率的DNA甲基化組圖譜。發(fā)現(xiàn)相比于精子，卵母細(xì)胞甲基化組顯著低甲基化。然而令研究人員感到驚訝地是，他們發(fā)現(xiàn)在整個(gè)早期胚胎發(fā)生過(guò)程中父親的DNA甲基化模式都得以維持。而母源DNA甲基化模式僅維持至16細(xì)胞期，隨后卵母細(xì)胞甲基化組隨著細(xì)胞分裂逐漸被清除，并漸進(jìn)性地重編程為與精子甲基化組相似的模式。母源DNA中被動(dòng)去甲基化的速率與從頭甲基化（de novo methylation）的速率相似。到中囊胚階段時(shí)，胚胎甲基化組與精子甲基化組幾乎相同。并且，遺傳精子甲基化組幫助了胚胎發(fā)生過(guò)程中的表觀(guān)遺傳調(diào)控。

這一新研究顛覆了傳統(tǒng)的遺傳認(rèn)知，證實(shí)除了DNA序列，早期胚胎遺傳了精子的甲基化組。這項(xiàng)研究對(duì)于更深入了解表觀(guān)遺傳學(xué)修飾的作用，以及研究人類(lèi)疾病和發(fā)育非常重要的意義。