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中科院揭示哺乳动物胚胎染色体3D结构重编程规律

发布时间:2017-12-04 阅读:

  中国科学院揭示哺乳动物胚胎染色体三维结构重编程规则 - 中国科学院

  记者从中科院获悉,刘江,北京基因组研究所研究小组和上海科技大学的黄航许小队透露,哺乳动物成熟的精子和卵细胞染色体三维结构与胚胎发育早期的染色体结构有关改编,相关成果北京时间7月14日凌晨在国际期刊“Cell”(Cell)上发表。

  哺乳动物配子和早期胚胎的数量非常有限。因此,团队首先解决了利用少量细胞构建三维染色体结构图的问题,获得了小鼠精子,卵子和早期胚胎的高分辨率染色体高级结构图。

  研究人员进一步研究发现,成熟卵不具有拓扑结构域,并且在子宫内精子具有普​​遍的超远距离染色体相互作用。受精卵和2细胞胚胎中染色体的高度结构几乎不存在。随着发展的进展,染色体的高阶结构逐渐建立起来。此外,高水平染色体结构的建立不依赖于受精卵基因组转录的激活,而是基因组复制。此外,该研究还首次发现染色体高级结构与DNA甲基化的关联性,发现早期发育的DNA去甲基化也与染色体的高级结构有关。

  这项研究为了解哺乳动物如何从受精卵发育成多功能个体奠定了坚实的基础,为早期胚胎中真正的3D基因组结构的理解和早期胚胎的高分辨率染色体高水平定位奠定了基础。哺乳动物细胞这些数据将为表观遗传学,生物信息学研究提供有价值的资源,帮助揭开胚胎发育的奥秘。

  人类的DNA如果拉成一条直线,长度约为2米,但一般核的直径只有约5至10微米。因此,如何将基因组DNA合理折迭成细胞核是一个非常重要的科学问题。现有的研究表明,基因组的三维空间DNA折迭在细胞核功能中扮演着非常重要的角色。

  对于包括人类在内的大多数动物来说,生命始于精子和卵子的结合。然而,精子核,卵子的核子结构与我们体内的其他体细胞有很大的不同,精子核非常小,只有正常核的1/10左右,染色体是鱼精蛋白包装,压缩状态;而成熟卵核处于中期,染色体也处于高度压缩状态,大部分细胞仍然有很大的差异,因此精子和卵子受精后,细胞核中的染色体如何变化,变成正常的细胞染色体是一个尚未被人理解的科学问题,同时,了解哺乳动物发育过程中染色体高级结构的变化将有助于理解人类从受精卵发育成个体的过程。

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