2016年9月15日，國際學(xué)術(shù)刊物自然出版集團(tuán)《Nature》雜志上在線發(fā)表了清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院頡偉研究組和清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院那潔研究組領(lǐng)銜、聯(lián)合新加坡臨床科學(xué)研究院的徐豐組、同濟(jì)大學(xué)高紹榮組、清華大學(xué)孟安明組和紀(jì)家葵組的研究團(tuán)隊題為《哺乳動物早期發(fā)育中組蛋白修飾H3K4me3的親本特異重編程》(Allelic reprogramming of the histone modification H3K4me3 in early mammalian development)的研究論文。清華大學(xué)直博生張冰潔和李文治、博士生鄭輝、北京大學(xué)博士生黃波為論文共同*作者。頡偉研究員和那潔研究員為論文共同通訊作者。

組蛋白修飾是表觀遺傳信息的重要載體和生命活動的重要調(diào)控因子。然而，由于實驗手段的限制，組蛋白修飾是否能夠從親代傳遞到子代，以及如何傳遞是表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域長久以來懸而未決的問題。清華大學(xué)頡偉組通過優(yōu)化傳統(tǒng)染色質(zhì)免疫共沉淀(ChIP)技術(shù)，結(jié)合新型的建庫技術(shù)(P)，開發(fā)出了一套適用于極低細(xì)胞量的染色質(zhì)免疫共沉淀-建庫技術(shù)(STAR ChIP-seq)，并成功將其應(yīng)用在小鼠早期胚胎中組蛋白修飾研究，揭示了組蛋白修飾在受精前后遺傳和重編程的模式和分子調(diào)控機制。

論文中，研究人員主要報道了STAR ChIP-seq技術(shù)的開發(fā)以及利用STAR ChIP-seq研究組蛋白修飾H3K4me3從親代到子代的遺傳模式。研究者發(fā)現(xiàn)，在受精卵中，父本基因組上已經(jīng)很難檢測到明顯的H3K4me3富集信號，提示精子來源的絕大部分H3K4me3可能已被擦除。在兩細(xì)胞晚期階段合子基因組激活之后，父本基因組重新建立了新的H3K4me3信號。與之相對的是，卵子中的H3K4me3在受精后被暫時保留了下來并一直持續(xù)到合子基因組激活之前。令人驚奇的是，研究人員意外發(fā)現(xiàn)在成熟的卵細(xì)胞中H3K4me3展現(xiàn)出了一種完全不同于以往任何一種細(xì)胞中的富集模式(non-canonical H3K4me3, or ncH3K4me3)。ncH3K4me3以一種broad的形式出現(xiàn)，除了啟動子區(qū)域還出現(xiàn)在大量的非啟動子區(qū)包括基因間區(qū)(intergenic region) 。與經(jīng)典H3K4me3不同，ncH3K4me3富集在CpG含量較低區(qū)域。在卵細(xì)胞中，ncH3K4me3特異性地占據(jù)了DNA甲基化偏低的區(qū)域。在二細(xì)胞晚期合子基因組激活之后，ncH3K4me3 被迅速擦除，并且這種擦除是主動的而不依賴于細(xì)胞分裂的被動稀釋。與此同時，胚胎重新建立了經(jīng)典的H3K4me3信號。zui后，由于ncH3K4me3正好出現(xiàn)在基因組沉默的發(fā)育時期，研究人員進(jìn)一步探索了ncH3K4me3對基因組沉默的可能調(diào)控功能。通過在卵子中過表達(dá)H3K4me3的去甲基化酶KDM5B來去除H3K4me3，研究人員發(fā)現(xiàn)與基因激活相關(guān)的經(jīng)典H3K4me3相反，ncH3K4me3可能對卵子的基因組沉默是必需的。

頡偉研究組同期在《Molecular Cell》雜志上發(fā)表相關(guān)研究論文：Mol Cel:清華大學(xué)頡偉研究組揭示組蛋白修飾代間遺傳和重編程重塑表觀記憶分子機理

圖 H3K4me3從配子到子代的重編程過程

關(guān)注本網(wǎng)官方微信 隨時閱讀專業(yè)資訊