Nature:中国科学家阐明保护卵母细胞独特表观基因组的新型机制!

在哺乳动物中,雌性机体的卵母细胞数量往往有限,卵母细胞拥有一套独特的表观基因组,其甲基化程度相当于精子的一半,而且卵母细胞也是一种分化程度最高的体细胞;截至目前为止,研究人员并不清楚这种独特的DNA甲基化的调控模式以及其相关的功能。

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图片来源:CC0 Public Domain

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自中国科学院生物物理研究所朱冰教授的研究团队通过研究就鉴别出了一种新型的DNA甲基化调节子—Stella,其在体细胞中的异位过量表达会通过干扰DNA甲基化调节子UHRF1的功能来诱发全面的DNA去甲基化作用。

文章中,研究者揭示了Stella如何通过一种活性的核输出过程将调节子UHRF1从细胞核隔绝,而Stella缺失所引发的UHRF1功能失调会导致卵子发生期间异常DNA甲基化的积累,相关研究发现揭示了首个调节性因子能够保护卵母细胞基因组特殊的甲基化状态。

由于Stella在卵母细胞中处于高度表达的状态,随后研究人员重点对卵子发生期间Stella的体内功能进行了研究,此前研究人员通过研究发现,没有Stella的卵细胞并不能够支持植入前胚胎的发育,本文研究中研究者阐明了缺失Stella的卵母细胞中转录惰性区域所发生的预先高度甲基化过程。这些母源性等位基因上超甲基化的异常启动子会严重影响合子基因组的激活以及植入前胚胎的发育。

更有意思的是,缺少DNA甲基化的母源性基因组似乎并不会影响植入前胚胎的发育,本文研究表明,保持一种独特的低甲基化状态的卵母细胞基因组至关重要。此外,研究者还发现,通常被认为能维持DNA甲基转移酶功能的特殊分子—DNMT1,仅会在体内半甲基化的DNA中处于激活状态,而且其也是引发Stella缺失的卵母细胞中异常DNA甲基化的DNA甲基转移酶,同时也能证明DNMT1在体内的去甲基化活性。

最后研究者表示,本文研究重写了教科书中对DNA甲基转移酶的分类,同时还阐明了DNMT1分子在有丝分裂后期细胞中的功能性角色,这或许能够帮助阐明DNMT1在机体老化过程中所扮演的关键角色。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Yingfeng Li, Zhuqiang Zhang, Jiayu Chen, et al. Stella safeguards the oocyte methylome by preventing de novo methylation mediated by DNMT1, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0751-5

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