表观遗传药物对体细胞核移植胚胎发育的促进作用

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)是利用卵母细胞胞质中的重编程物质对高度分化体细胞核进行重编程作用使其恢复全能性并发育为新个体的技术。在SCNT过程中,表观遗传修饰参与卵母细胞的重编程,如DNA甲基化修饰和组蛋白的翻译后修饰。这些重编程的异常修饰会对SCNT胚胎的发育产生不良影响。表观遗传药物,如DNA甲基转移酶抑制剂和组蛋白去乙酰基酶抑制剂,可改善表观遗传修饰的异常现象,促进体细胞核移植重构胚的重编程。该文对SCNT胚胎重编程过程中的异常表观遗传修饰以及近年来报道的表观遗传相关药物进行综述,并进一步探讨了这些药物对SCNT胚胎发育的促进作用。     

表观遗传信息在动物胚胎发育过程中的重编程

表观遗传修饰调控基因的表达对胚胎发育至关重要。近期,对表观遗传修饰在跨代遗传及早期胚胎发育重编程方面的认识获得了突破性进展。在此,着重阐述DNA甲基化修饰和染色体3D结构在跨代遗传和胚胎发育过程的重编程。在斑马鱼中,子代胚胎抛弃卵子的甲基化图谱,而完全继承精子的DNA甲基化图谱;哺乳动物早期胚胎发育过程出现了全基因组去甲基化的过程,父源和母源基因组都存在主动和被动的去甲基化过程。染色体3D结构在动物受精后,TAD(topologically associated domain)结构消失,并逐渐重新建立。这些重编程对胚胎的发育过程的基因调控起着重要的作用。     

小鼠母源因子对早期胚胎发育的影响

在脊椎动物中发育过程中,卵母细胞要经历MII期停滞、受精、早期胚胎发育的启动、胚胎基因组的转录激活、并指导完成个体的发育过程。同时,核移植过程中,分化的细胞核在去核的卵母细胞中能够重编程到胚胎早期的状态并能完成个体的发育过程。在这些发育过程中母源因子都发挥了极其的重要作用。在小鼠胚胎发育研究中发现,小鼠的基因组激活发生在2细胞期,这一时期标志着合子的发育由卵母细胞控制向胚胎控制的过渡,期间发生一系列复杂的生化过程。体外培养的小鼠的胚胎的发育阻断也易发生的2细胞时期。因此对卵母细胞及早期胚胎母源因子的研究,将有利于了解早期体外培养胚胎和克隆胚胎发育失败的原因,为提高体外培养和克隆胚胎发育的成功率提供理论的基础。     

体外受精和孤雌活化过程中小鼠胚胎细胞骨架的动态变化

为研究微管在体外受精与孤雌活化过程中的动态变化,本实验比较了体外受精胚胎、SrCl2激活的孤雌胚胎和体内受精的原核期胚胎在体外发育的情况,采用免疫荧光化学与激光共聚焦显微术检测卵母细胞孤雌活化过程中及体外受精后微管及核的动态变化,以分析微管在减数分裂过程中的作用及其对早期发育的影响.结果显示,体内受精胚胎的发育率显著高于体外受精和孤雌激活胚胎体外发育率(P<0.05),而体外受精与孤雌激活胚胎在各阶段发育率差异均不显著.在体外受精中,精子入卵,激活卵母细胞,减数分裂恢复,纺锤丝牵拉赤道板卜致密排列的母源染色体向纺锤体两侧迁移;后期将染色体拉向两极;末期时,微管分布于两组已去凝集的母源染色体之间,卵母细胞排出第二极体(the second polarbody,Pb2),解聚的母源染色体形成雌原核.同时,在受精后5～8 h精子染色质发生去浓缩与再浓缩,形成雄原核.在原核形成的同时,胞质星体在雌、雄原核的周围重组形成长的微管,负责雌、雄原核的迁移靠近.孤雌活化过程中,卵母细胞恢复减数分裂,姐妹染色单体分离,被拉向两极,经细胞松弛素B处理后,活化4～6 h,卵周隙中未见Pb2,而在胞质中出现两个混合的单倍体原核,之间由微管相连接,负责两个单倍体原核的迁移靠近.与体外受精相比较,孤雌活化时卵母细胞更容易被激活,减数分裂期间微管的发育早且更完善.     

哺乳动物胚胎发生发育与表观遗传修饰

哺乳动物受精过程中染色体构象发生剧烈的变化.来自精子高度凝缩的染色质在卵母细胞胞质环境中解凝缩,与雌性染色质融合,发生基因组重编程共同构建合子基因组,激活胚胎基因组转录,获得发育的全能性,并进一步发育成完整的胚胎.表观遗传调节机制在这一过程中起重要作用,其中主要包括DNA甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化及组蛋白替代,这些修饰形式改变了染色体的空间构象以及与转录调节因子的结合模式,调控染色体的活性,进而调节胚胎的发生发育.     

核移植介导的哺乳动物体细胞核重编程研究进展

哺乳动物的体细胞核移植技术已经发展了20年有余,重构胚发育过程中的核重编程异常是制约这项技术应用的主要障碍。目前,提高克隆效率的方法主要是通过调节重编程过程中的表观遗传修饰来修复重编程的错误,从而提高核移植胚胎的发育效率。综述了核移植后早期胚胎发育过程中供体核重编程的异常,讨论了修复这些异常表观遗传修饰的研究进展,并对可能影响核移植胚胎发育的重编程事件及新兴技术进行展望。     

表观遗传调控在哺乳动物体细胞核移植上的应用研究进展

体细胞核移植也称为克隆,是指将体细胞经显微操作植入到去核的卵母细胞质中,不通过精子和卵子结合,在体外生产出与供体细胞具有相同遗传物质的胚胎以及动物个体。近年来克隆技术不断发展,但其效率依然有待提高,导致克隆效率低下的重要原因之一便是供体细胞核物质表观遗传重编程不完全。DNA甲基化和组蛋白乙酰化是人们研究最多的两种表观遗传修饰,此外,基因印记、X染色体失活和端粒长度异常修饰状态也受到研究者的关注。因此如何调节和修复植入前克隆胚胎异常的表观遗传学状态对于提高克隆效率有着重要的意义。本综述植入前克隆胚胎存在的异常表观遗传现象,为建立更为高效的体细胞核移植体系提供一定的理论依据。     

体细胞核移植后表观遗传重编程的异常及其修复

体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT)是指将高度分化的体细胞移入到去核的卵母细胞中发育并最终产生后代的技术。然而, 体细胞克隆的总体效率仍然处于一个较低的水平, 主要原因之一是由于体细胞供体核不完全的表观遗传重编程, 包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化、基因组印记、X染色体失活和端粒长度等修饰出现的异常。使用一些小分子化合物以及Xist基因的敲除或敲低等方法能修复表观遗传修饰错误, 辅助供体核的重编程, 从而提高体细胞克隆效率, 使其更好地应用于基础研究和生产实践。文章对体细胞核移植后胚胎发育过程中出现的异常表观遗传修饰进行了综述, 并着重论述了近年来有关修复表观遗传错误的研究进展。     

斑马鱼母源因子在胚胎发育中的作用

动物受精时,精子主要是将雄原核释放到卵子中,形成的合子中雌、雄原核融合为合子核,但受精卵基因组在前几次有丝分裂过程中不转录,合理的逻辑性推测是其早期发育完全依赖于卵质中储存的RNA和蛋白质,即母源因子.上世纪80年代对无脊椎动物的正向遗传研究发现,母源因子在卵子和胚胎极性的决定、早期胚胎的图式形成等方面发挥了决定性作用.过去10多年来,通过对斑马鱼和小鼠突变体的研究,也证明母源因子在脊椎动物胚胎早期发育中起着重要作用.本文主要综述斑马鱼母源因子在卵母细胞的极性、卵子的激活、早期细胞分裂、母源mRNA的清除、合子基因转录激活以及胚层的形成和分化、体轴的建立等方面的作用,相关知识对于研究人类生育障碍和先天性疾病的发生机制和诊治有借鉴意义.     

细胞核重编程对克隆的影响

细胞核重编程是哺乳动物正常受精胚胎和克隆胚胎发育过程中的一个重要特性,主要是对表观遗传学特征进行重新编写,包括染色质重塑、组蛋白修饰、DNA甲基化、印记基因表达、X染色体失活等表观遗传修饰的改变。通过细胞核重编程,首先,受精卵和克隆胚胎的供体核停止其特有的基因表达程序,恢复为全能状态的基因表达程序;然后,受精胚胎和克隆胚胎的细胞再从全能状态重新进入分化状态,最终形成各种组织和器官。近年来,不少研究表明,克隆胚胎的细胞核重编程存在不同程度的表观遗传修饰异常,可能对克隆及其农业和医学应用有着重要影响。本文就正常和克隆胚胎细胞核重编程的研究进展以及克隆胚胎的细胞核重编程异常对克隆的影响作一综述,并对目前有关治疗性克隆前景的不同看法进行了讨论。     

生殖细胞及早期胚胎基因组印记的表观调控

基因组印记是一种区别父母等位基因的表观遗传过程,可导致父源和母源基因特异性表达。印记是在配子发生过程中全基因组表观重编程时获得的,且在早期胚胎发育过程中得以维持。因此,在全基因组重编程过程中,对印记的识别和维持十分重要。本文概述了原始生殖细胞的印记清除、双亲原始生殖细胞的印记获得以及早期胚胎发育过程中印记维持的相关过程,并对在印记区域内保护印记基因免受全基因组DNA去甲基化的表观遗传因子的相关作用机制进行了讨论。     

母源效应蛋白在基因组印记维持中的作用

基因组印记是指生殖细胞发生过程中双亲基因组发生差异表观修饰,使带有亲代印记的等位基因出现父源或母源单等位基因表达。在配子发生和早期胚胎发育过程中,基因组印记甲基化经历一个去除、重建和维持的复杂过程。这个过程中的任何环节被干扰都将导致印记紊乱,造成胚胎发生、胎盘形成及出生后发育异常。近来研究表明,早期胚胎发育过程中一些母源效应蛋白在印记基因表观调控中起重要作用。为了更好地理解这些母源因子对印记基因建立及维持的作用与机制,文章综述了DPPA3、ZFP57、TRIM28和DNMT1等母源效应因子近年来的相关研究进展,并探讨了这些因子对基因组印记的表观调控机制。     

供体细胞的不同选择和处理对重编程过程的影响

摘要: 供体细胞核移入去核的卵母细胞后, 必定要经过表观遗传修饰的重编程过程, 回到胚胎开始发育的全能状态。若重编程过程不完全, 必定会导致克隆效率降低。但是, 体细胞核的重编程能力不仅仅是在其移入去核的卵母细胞后所体现, 它在不同的供体细胞当中的潜能也是不尽相同的。并且, 对供体细胞进行不同的处理, 也会导致其重编程的能力和程度不同。文章首先阐述了供体细胞的类型、代数、周期、年龄以及物种的不同选择对其核移植后重编程过程的不同影响, 其后又通过对供体细胞的冷冻保存, 血清饥饿以及不同试剂的处理等方面对重编程过程所起到的作用作出了概况性的论述与分析     

兔核移植胚胎起始发育的超微结构研究

对兔核移植胚胎起始发育的超微结构变化进行电镜观察,并与供体桑椹胚细胞,受体卵母细胞及同期正常受精胚胎的超微结构进行比较,“原核”期兔核移植胚胎的超微结构明显不同于供体桑椹胚细胞及受体卵母细胞的超微结构,而与同期正常受精胚胎相似,但有些核移植胚胎中皮质反应,及核仁和线粒体中出电子致密的网眼结构,与正常受精卵存在差别,分裂至２－细胞期时,与正常２－细胞胚超微结构更相似,结果提示,兔胚胎细胞核移植后,供     

哺乳动物早期胚胎发育中表观遗传信息的传递和重编程

高度特化的精子和卵子如何重编程形成全能性的受精卵?受精卵又是如何通过时空有序的分裂和分化形成各种细胞谱系,进而发育成一个完整的个体?这些问题是生殖生物学、发育生物学乃至整个生命科学领域基本和关键的科学问题。近年来,随着技术的进步和研究的深入,人们可以从全基因组水平以前所未有的广度、深度和精度窥探这一过程中重要的分子事件。研究发现, DNA的微环境染色质及其所携带的表观遗传信息在这些过程中发生了剧烈的重编程,以完成亲代到子代的转换。DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质开放程度以及染色质高级结构等表观遗传信息在配子发生和早期胚胎发育过程中经历了广泛的建立、擦除以及重建过程。同时,部分表观遗传信息可以从亲代传递到子代。该文总结了近年来在哺乳动物早期胚胎发育中表观遗传信息的传递和重编程方面取得的研究进展,同时阐述了表观遗传信息传递和重编程的潜在机制和生物学意义。     

哺乳动物体细胞核移植重编程研究进展

哺乳动物通过体细胞核移植技术能够获得重构胚,并在卵母细胞重编程作用下,供体细胞恢复全能性,这即是核重编程过程。但由于异常重编程的存在,常会导致克隆后代出现高流产率、高死亡率和发育异常等现象。因此,本文主要从细胞分化对重编程的影响、早期胚胎的重编程能力、重编程的检测方法以及提高体细胞核移植重编程的方式这几个方面加以综述,以期进一步增强对体细胞核移植重编程的认识,完善体细胞核移植技术程序。     

DNA甲基化修饰与体细胞核移植的关系

成功的体细胞核移植（somatic cell nuclear transfer,SCNT）有赖于供体细胞的基因组通过重编程恢复到支持胚胎发育的全能性状态。但是,相比起自然受精后发生的重编程来说,要诱导一个已经分化的供体细胞重编程为全能性状态,往往在时间上和程度上都是迟滞的和不完全的。同时,DNA甲基化状况又是影响克隆胚胎发育和基因表达的关键因素之一。因此,深入研究主导DNA甲基化修饰的分子机理,探讨DNA去甲基化在供体细胞重编程过程中扮演的角色,从而进一步提高供体细胞重编程效率,提高克隆胚的发育潜能,这对于体细胞核移植效率的提高具有重要的意义。     

哺乳动物基因组印记的保护与维持

基因组印记是生殖细胞基因组发生父源或母源单等位基因表达的一种表观调控现象,哺乳动物单性生殖的胚胎不能存活,表明在全基因组重编程过程中,印记的保护和维持十分重要。因此,在受精后全基因组发生的主动与被动去甲基化过程中,必须保留印记位点在配子发生期间获得的差异甲基化状态。为了更深入地理解植入前胚胎重组期间参与保护和维持基因组印记的分子机制,尤其是基于ZFP57(zinc finger protein 57)和TRIM28(tripartite motif-containing 28)相互作用组成的转录共抑制复合体,该文阐述了该复合体及其他相关因子近几年的研究进展,并探讨了这些分子对基因组印记保护与维持的表观调控机制。     

早期胚胎发育合子基因组激活调控

动物早期胚胎发育始于分化成熟的雌雄配子经受精后重编程为全能性合子。在胚胎发育的初期,合子基因组的转录水平处于静默状态,母源物质调控占据主导地位。随着胚胎发育的进行,母源物质会经历分阶段的降解,合子基因组开始逐渐激活转录,标志着早期胚胎发育从母源性调控向合子基因组调控的转变,也称为母源-合子转换（maternal-zygotic transition,MZT）。其中一个关键的转折性事件就是合子基因组激活（zygotic genome activation,ZGA）,ZGA的正确发生对于早期胚胎发育和细胞命运决定至关重要。然而,目前对于ZGA的调控因子和具体的分子机制仍知之甚少。研究表明,ZGA在不同物种中存在较大差异,可能受到DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA、染色质重塑以及ZGA相关因子等多种调控因素的影响。本文探讨了上述几种调控因素影响合子基因组激活的研究进展,对进一步研究早期胚胎ZGA的相关机制具有借鉴意义。     

家畜体细胞克隆中核重编程机理研究进展

体细胞克隆在绵羊、山羊、牛、猪等家畜中获得了成功,但目前的克隆效率非常低。克隆效率低使家畜体细胞克隆技术在畜牧业生产及其他领域的应用受到极大的限制,问题的根源在于对体细胞克隆中核重编程的分子机理缺乏了解。供体细胞核移入去核的卵母细胞后,必须经过后成表观遗传修饰的重编程,从而恢复供体细胞核的全能性,才能保证重构胚的正常发育及个体的正常生长。本文从移植核的重构、DNA甲基化总体改变、组蛋白修饰、X染色体失活、端粒长度和端粒酶活性恢复、印迹基因及其他与发育相关基因的表达及核重编程的影响因素等几个方面探讨了体细胞克隆中的核重编程机理,为克隆效率提高的方法研究提供理论依据。