深圳子科生物報道：在真核生物中，線性的DNA通過多層級地折疊，以一定的三維結構存在于細胞核中。正確的染色質三維結構在基因表達調控和細胞分裂等細胞生命活動中發(fā)揮著至關重要的作用。哺乳動物卵子發(fā)生中伴隨著劇烈的染色體高級結構的重編程。比如伴隨小鼠卵泡發(fā)育，初級卵母細胞從相對松散、高度活躍轉錄的狀態(tài)逐漸轉化成轉錄沉默，染色體高度壓縮的狀態(tài)。

然而，由于細胞數(shù)量和實驗手段的限制，染色體三維結構在小鼠卵子發(fā)生過程的多時期高分辨率的動態(tài)變化過程仍然研究甚少。

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

在這一工作中，研究人員利用sisHi-C技術，系統(tǒng)檢測了在小鼠卵子發(fā)生各個時期以及早期胚胎發(fā)育過程中染色體結構。研究者發(fā)現(xiàn)，在原始生殖細胞（PGC）中，染色體三維結構仍呈現(xiàn)為經(jīng)典狀態(tài)，具有清晰的拓撲結構域（TADs）和區(qū)室結構（compartment）。

然而伴隨著卵泡的發(fā)育，完全生長的初級卵母細胞（Full-grown oocytes, FGOs）出現(xiàn)了非經(jīng)典的特殊染色體三維結構：經(jīng)典的區(qū)室結構明顯減弱或消失，與此同時在近端區(qū)域出現(xiàn)了新的區(qū)室結構。有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)這種相互作用區(qū)室結構域與卵子中H3K27me3標記區(qū)域高度吻合，因此將這一特殊的結構域命名為“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構在初級卵母細胞發(fā)生生發(fā)泡破裂（Germinal vesicle break down, GVBD）時迅速消失，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，并不會影響卵子中PAD結構的建立，但是顯著阻礙了該結構在小鼠早期胚胎中的重建。

與之相對應的，母源特異性敲除PRC1（Polycomb Repressive Complex 1）重要成分會使小鼠卵子中的PAD結構嚴重衰減。此外，研究人員通過母源敲除粘連蛋白復合體（cohesin）的重要組成成分Scc1，發(fā)現(xiàn)黏連蛋白復合體（cohesin）不參與PAD結構在小鼠卵子發(fā)生過程中的建立。最后，基因表達分析提示PAD結構可能發(fā)揮著抑制基因轉錄的功能。

綜上所述，這一工作揭示了小鼠卵子具有一種特殊染色質高級結構，并且多梳家族蛋白參與調控了該結構的建立和維持。

原文標題：

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