小鼠合子型基因激活（ZGA）的调控

合子型基因的激活是胚胎发育过程中母型基因的合子型基因调控过渡中的关键事件。本文对近年来有关ＺＧＡ的一些研究进展作了综述。在小鼠中,ＺＧＡ的起始是由受精后胚胎发育所经历的时间进程调控。即由所谓的合子钟调控。ＺＧＡ的启动依赖于源自母方的母型物质。ＺＧＡ的过程由两个时段组成,一个是起始于１细胞胚胎期的第一次转录爆发期,称为次要的基因激活期;另一个是起始于２细胞期的主要合子型基因转录期。有关研究还不断深入     

母型mRNAs及其功能

早期的胚胎发育是受母型基因调控(Mat-crnal regulation)的,有关的发育信息按母型mRNAs形式被早期胚胎继承下来,并由这些mRNAs衍生的蛋白质调控发育过程,直至合子型基因被活化,过渡为合子型调控(Zygoticregulation,Paternal regulation)。所以母型信息的存在形式和功能,母型mRNAs的翻译     

斑马鱼中囊胚过渡与背腹轴特化的调控

斑马鱼中囊胚过渡是由母型基因调控转向合子型基因调控的重要发育阶段,也是背腹轴特化的重要时间节点。受精卵中的母型因子决定了胚胎背腹轴区域的早期划分,并作为上游因子活化合子型背腹轴决定基因。中囊胚过渡后伴随着母型因子的降解和合子型基因的表达,参与背腹轴特化的信号分子也发生了有序更迭。此外,Wnt/β-catenin及Wnt/IP3-Ca~(2+)信号通路都参与了背腹轴特化,其中Wnt/β-catenin信号通路中的组分在中囊胚过渡前后均有存在,但在中囊胚过渡前或中囊胚过渡后将其过表达造成的背腹方化效应却绝然相反,更提升了中囊胚过渡在背腹轴特化进程中的特殊性。本文将围绕近年有关斑马鱼中囊胚过渡前后的母型及合子型调控因子、信号转导机制及生物学功能等研究进展作一综述。     

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。     

TFIID在配子发生和早期胚胎发育过程中的作用

配子发生以及胚胎早期发育过程受严格且有序的基因表达调控。多种转录因子与靶基因结合,激活基因的时空特异性表达,实现受精卵全能性的获得,完成母型基因组转录调控向合子基因组转录调控的转变以及随后胚胎细胞的分化调节。研究表明,TFIID转录因子家族在这些关键阶段起重要作用,在基因转录调节的起始阶段,TFIID转录因子家族成员作为通用转录因子被招募到靶基因的启动子上,与其他转录因子共同形成转录前起始复合物,起始转录。该文总结了TFIID转录因子的结构、作用方式,以及在配子发生和早期胚胎发育中的调控作用。     

斑马鱼中囊胚过渡调控机制

斑马鱼中囊胚过渡(MBT)始于受精卵的第10次卵裂,此时亦伴有细胞周期延长,分裂同步性丧失,合子型基因开始转录活化,胚胎细胞开始具备运动迁移能力等现象。斑马鱼MBT。的发生依赖于胚胎细胞的核质比,胚胎细胞周期中的G1时相则只有在合子型基因组开始被转录活化后才能出现。细胞周期检验点的激活可能也是受转录调控的,但中期检验点对DNA复制抑制状态的响应不仅在MBT前后、甚至在MBT前的不同阶段也可能有具体作用途径的差异。活化的P38蛋白在胚胎中的不对称分布是维持卵裂阶段细胞分裂同步性的关键因素。尽管大规模的合子型基因的表达发生在MBT开始后,也有少数与胚层分化有关的合子型基因是在MBT。前表达的,还有一些既有母型表达也有合子型表达的基因在MBT前后分别参与不同的信号途径来调控胚胎的发育与分化。     

DNA甲基化与脂肪组织生长发育

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传学修饰方式,在维持正常细胞功能、遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤发生中起着重要作用。DNA甲基化最重要的作用是调控基因表达,它是细胞调控基因表达的重要表观遗传机制之一。近年来的研究发现,DNA甲基化在脂肪组织生长发育以及肥胖症发生过程中发挥着重要作用。DNA甲基化通过调控脂肪细胞分化转录因子、转录辅助因子以及其他脂肪代谢相关基因的表达,从而调控脂肪组织的生长发育。该文综述了脂肪组织生长发育过程中DNA甲基化的最新研究进展,探讨了脂肪组织DNA甲基化的研究趋势和未来发展方向。     

哺乳动物转录因子DNA结合谱

基因差异表达是生物发育和对刺激作出应答的分子基础,转录因子在这种基因差异表达中发挥着重要的调控作用。因此,要弄清楚转录因子调控基因差异表达的机理,就必须鉴定出它们全部的靶基因并构建其操纵的转录调控网络。对基因组DNA的序列特异性结合是转录因子调控基因转录的关键环节,因此,要鉴定转录因子的靶基因,就必须从它们与DNA相互作用的分子水平,鉴定它们能够识别并结合的全部DNA序列,即转录因子DNA结合谱。近年来随着DNA微阵列芯片和高通量DNA测序技术的产生和快速发展,出现了建立转录因子体内及体外DNA结合谱的一系列革命性的新技术,对该领域的研究带来重大影响。这些新技术主要包括建立转录因子体内DNA结合谱的染色质免疫沉淀-芯片技术(ChIP-chip)和染色质免疫沉淀-测序技术(ChIP-Seq),以及建立转录因子体外DNA结合谱的双链DNA微阵列芯片技术(dsDNA microarray)、指数富集配体系统进化-系列分析基因表达技术(SELEX-SAGE)、结合-n-测序技术(Bind-n-Seq)、多重大规模并行SELEX技术(MMP-SELEX)、凝胶迁移实验-测序技术(EMSA-Seq)和高通量测序-荧光配体互作图谱分析技术(HiTS-FLIP)。文章将对这些新技术做一综述。     

KRAB型锌指蛋白(KZNF)的研究进展

KRAB型锌指蛋白是哺乳动物中最大的转录调控因子家族, 它的多数成员在基因组上成簇分布。其结构特征是N端含有KRAB结构域, C端含有多个C2H2型锌指结构。KRAB结构域为一蛋白质-蛋白质相互作用区, 可以与多种协同转录抑制因子和转录因子结合, 使KRAB型锌指蛋白作为转录因子和/或转录调控因子发挥依赖于DNA结合的转录抑制功能, 在胚胎发育、细胞分化、细胞转化及细胞周期的调控中发挥重要功能。     

卵母细胞和早期胚胎特异的皮质下母源效应复合体

从卵母细胞成熟后到胚胎合子基因组激活之前,基因转录处于沉默状态.在此期间,胚胎的生命活动主要受母源效应基因调控.受到研究材料和技术的限制,哺乳动物母源效应基因研究长期进展缓慢.近期研究发现,在小鼠(Mus musculus)卵母细胞和早期胚胎中特异存在皮质下母源效应复合体(SCMC).SCMC是由多种母源效应蛋白组成的巨型蛋白复合体,它是小鼠早期胚胎发育必需的.后续研究证明,SCMC不仅可以用于鉴定小鼠中新的母源效应基因,同时有助于其他母源效应基因作用机制的阐明,还可用于其他哺乳动物早期胚胎发育调控机制研究.此外,SCMC可能存在于人类中,其组分基因的突变与临床上一些未明原因的不孕症或出生后疾病相关.以上研究表明,SCMC可能是哺乳动物母源调控过程中的重要调节枢纽.目前SCMC已经成为哺乳动物母源调控研究的重要内容,相关研究明显推动了哺乳动物母源调控领域的发展.     

Methylation patterns in 5' terminal regions of pluripotency-related genes in bovine in vitro fertilized and cloned embryos

In order to investigate DNA methylation profiles of five pluripotency-related genes (Oct4, Sox2, Nanog, Rexl and Fgf4) during bovine maternal to zygotic transition (MZT) in both in vitro fertilized (IVF) and nuclear transfer (NT) embryos, sodium bisulfite sequencing method was used to detect DNA methylation levels, accompanied by the statistical analysis of embryo developmental rates. The results showed that Oct4, Nanog, Rexl and Fgf4 were respectively demethylated by 25.22% (P < 0.01), 3.84% (P > 0.05), 31.82% (P < 0.01) and 10% (P > 0.05) while Sox2 retained unmethylation during MZT in IVF embryos. By contrast, Oct4 and Rexl respectively underwent demethylation by 23.04% (P < 0.01) and 6.02% (P > 0.05), and, reversely, Sox2, Nanog and Fgf4 respectively experienced remethylation by 0.84% (P > 0.05), 5.39% (P > 0.05) and 5.46% (P > 0.05) during MZT in NT embryos. Interestingly, the CpG 14 site of Sox2 was specifically methylated in both 8-cell and morula NT embryos. In addition, the development of blastocysts between IVF and NT embryos showed no significant difference. DNA methylation analysis showed that only Oct4 and Sox2 underwent the correct methylation reprogramming process, which may be responsible for the development of blastocysts of NT embryos to a certain extent. In conclusion,the five genes respectively experienced demethylation to different extents and incomplete DNA methylation reprogramming during bo-vine MZT in both IVF and NT embryos, suggesting that they may be used as indicators for bovine embryo developmental competence.     

Methylation patterns in 5' terminal regions of pluripotency-related genes in bovine in vitro fertilized and cloned embryos

In order to investigate DNA methylation profiles of five pluripotency-related genes(Oct4,Sox2,Nanog,Rex1 and Fgf4)during bovine maternal to zygotic transition(MZT)in both in vitro fertilized(IVF)and nuclear transfer(NT)embryos,sodium bisulfite sequencing method was used to detect DNA methylation levels,accompanied by the statistical analysis of embryo developmental rates.The results showed that Oct4,Nanog,Rex1 and Fgf4 were respectively demethylated by 25.22%(P < 0.01),3.84%(P > 0.05),31.82%(P < 0.01)and 10...