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单胚RNA测序揭示的体细胞核重编程中的转录缺陷和重编程障碍

发布时间:2019-01-02 09:26:20  浏览次数:

 

利用体细胞核移植(SCNT)技术,体细胞不仅被重新编程为全能性,而且还形成活的克隆后代。 多莉诞生以来,已从各种体细胞中克隆了20多种哺乳动物,表明SCNT技术在畜牧业和濒危物种保护方面的巨大潜力。此外,核转移(NT)囊胚已被用于产生NT胚胎干细胞,无论NT胚泡是否来自健康对照或患者。 因此,SCNT技术在人类治疗性克隆中也有广泛的应用前景。尽管NT技术在各种应用中显示出巨大的潜力,但NT胚胎的发育能力仍然很差。发育能力差是由于转录缺陷和重编程障碍。众所周知的转录期ZGA主要受母体因子和表观遗传模式的调节。在此期间,NT胚胎似乎经历了异常的基因调控。某些体细胞基因在2细胞NT胚胎中组成型表达。母体因子在NT胚胎中没有得到适当的降解。 NT胚胎在20多个基因中显示出异常高的DNA甲基化水平。甚至Oct4调节区似乎也表现出异常高的甲基化水平。H3K9H3K27的甲基化水平明显更高。这种增加的甲基化也导致PRC2复合物的异常定位和NT胚胎中多梳相关基因的异常表达。这些表观遗传异常通常被视为重编程障碍。异常的表观遗传模式进一步导致NT胚胎中的异常基因转录。转录组学分析是研究转录调控的合适方法。然而,使用传统的转录组学分析方法对NT胚胎的转录组学分析是有挑战性的,因为通常不会累积足够数量的NT胚胎用于该分析。自单胚胎转录组分析技术(RNA-seq)发明以来,胚胎的许多转录组学分析已经成功完成。一些RNA-seq研究集中于NT胚胎的特定阶段,但没有发表描述NT胚胎整个发育期的转录组蓝图。在本研究中,使用RNA-seq方法系统地分析体内受精胚胎(体内组),CCs供体NT胚胎(NTC组)和MEF供体NT胚胎(受精卵,2细胞,4细胞,8细胞,桑椹胚和胚泡)(NTM组)的转录组蓝图。根据进一步分析的结果,NT胚胎在合子基因组激活(ZGA)期间表现出RNA加工和翻译起始缺陷,并且在胚泡形成期间蛋白激酶活性和蛋白质磷酸化是有缺陷的。在CCMEF中无法对两千多个基因进行重编程。在这些基因中,136个基因在所有发育阶段中连续错误转录。这136个差异基因可能是重编程障碍基因(RBGs),需要更多的研究来鉴定。该研究为核重编程机制的研究奠定了基础,并促进了NT技术在畜牧生产,治疗性克隆和再生医学中的应用。该研究以Transcriptional defects and reprogramming barriers in somatic cell nuclear reprogramming as revealed by single-embryo RNA sequencing题发表在BMC Genomics上(SCI,二区,IF=3.73),刘勇为论文第一作者,李文雍教授同为通讯作者。

 

1-2细胞期胚胎差异表达基因的分析

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