深圳子科生物報(bào)道：在真核生物中，線性的DNA通過多層級(jí)地折疊，以一定的三維結(jié)構(gòu)存在于細(xì)胞核中。正確的染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)在基因表達(dá)調(diào)控和細(xì)胞分裂等細(xì)胞生命活動(dòng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。哺乳動(dòng)物卵子發(fā)生中伴隨著劇烈的染色體高級(jí)結(jié)構(gòu)的重編程。比如伴隨小鼠卵泡發(fā)育，初級(jí)卵母細(xì)胞從相對(duì)松散、高度活躍轉(zhuǎn)錄的狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)錄沉默，染色體高度壓縮的狀態(tài)。

然而，由于細(xì)胞數(shù)量和實(shí)驗(yàn)手段的限制，染色體三維結(jié)構(gòu)在小鼠卵子發(fā)生過程的多時(shí)期高分辨率的動(dòng)態(tài)變化過程仍然研究甚少。

近期，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院頡偉研究組與瑞士弗里德希?米斯科舍生物醫(yī)學(xué)研究所 (Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research ) Antoine H.F.M. Peters研究組合作在《分子細(xì)胞》雜志（Molecular Cell）發(fā)表了題為《多梳家族蛋白調(diào)控小鼠卵子發(fā)生和早期胚胎發(fā)育過程中染色體三維結(jié)構(gòu)》（Polycomb group proteins regulate chromatin architecture in mouse oocytes and early embryos）的研究論文，報(bào)道了小鼠卵子中存在一種特殊的染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)（Polycomb Associating Domain，PAD)及其調(diào)控機(jī)制。

在這一工作中，研究人員利用sisHi-C技術(shù)，系統(tǒng)檢測(cè)了在小鼠卵子發(fā)生各個(gè)時(shí)期以及早期胚胎發(fā)育過程中染色體結(jié)構(gòu)。研究者發(fā)現(xiàn)，在原始生殖細(xì)胞（PGC）中，染色體三維結(jié)構(gòu)仍呈現(xiàn)為經(jīng)典狀態(tài)，具有清晰的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域（TADs）和區(qū)室結(jié)構(gòu)（compartment）。

然而伴隨著卵泡的發(fā)育，完全生長的初級(jí)卵母細(xì)胞（Full-grown oocytes, FGOs）出現(xiàn)了非經(jīng)典的特殊染色體三維結(jié)構(gòu)：經(jīng)典的區(qū)室結(jié)構(gòu)明顯減弱或消失，與此同時(shí)在近端區(qū)域出現(xiàn)了新的區(qū)室結(jié)構(gòu)。有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)這種相互作用區(qū)室結(jié)構(gòu)域與卵子中H3K27me3標(biāo)記區(qū)域高度吻合，因此將這一特殊的結(jié)構(gòu)域命名為“PAD (Polycomb associating domains)”，而相鄰的PAD的間隔區(qū)域則命名為“iPAD (inter-PAD)”。

這一特殊的染色體結(jié)構(gòu)在初級(jí)卵母細(xì)胞發(fā)生生發(fā)泡破裂（Germinal vesicle break down, GVBD）時(shí)迅速消失，而受精后又特異性地呈現(xiàn)在早期胚胎的母本基因組中。母源特異性敲除Eed，PRC2（Polycomb Repressive Complex 2)的重要組成成分，并不會(huì)影響卵子中PAD結(jié)構(gòu)的建立，但是顯著阻礙了該結(jié)構(gòu)在小鼠早期胚胎中的重建。

與之相對(duì)應(yīng)的，母源特異性敲除PRC1（Polycomb Repressive Complex 1）重要成分會(huì)使小鼠卵子中的PAD結(jié)構(gòu)嚴(yán)重衰減。此外，研究人員通過母源敲除粘連蛋白復(fù)合體（cohesin）的重要組成成分Scc1，發(fā)現(xiàn)黏連蛋白復(fù)合體（cohesin）不參與PAD結(jié)構(gòu)在小鼠卵子發(fā)生過程中的建立。最后，基因表達(dá)分析提示PAD結(jié)構(gòu)可能發(fā)揮著抑制基因轉(zhuǎn)錄的功能。

綜上所述，這一工作揭示了小鼠卵子具有一種特殊染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)，并且多梳家族蛋白參與調(diào)控了該結(jié)構(gòu)的建立和維持。

原文標(biāo)題：

Polycomb group proteins regulate chromatin architecture in mouse oocytes and early embryos