北京大学Nature发布重要甲基化景观图

　　

生物通报道  来自北京大学、教育部辅助生殖重点实验室、哈佛大学等机构的研究人员，绘制出了人类早期胚胎全基因组水平的DNA甲基化景观图谱，提出了有别于以往小鼠研究结果的一些新见解。这些研究结果发表在7月23日的《自然》（Nature）杂志上。

北京大学第三医院的乔杰(Jie Qiao)教授以及汤富酬(Fuchou Tang)研究员是这篇论文的共同通讯作者。前者擅长妇产科内分泌疾病的诊断和治疗、应用体外授精胚胎移植技术（试管婴儿）、腹腔镜手术等不同方法治疗不孕症。汤富酬研究员的研究方向则主要围绕哺乳动物早期胚胎发育，研究胚胎干细胞和上胚层干细胞的自我更新能力和多能性调控的分子机理，特别是表观遗传学调控机理，以及相关的原始生殖细胞发育过程中的表观遗传学重编程机理。

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰形式，在许多的生物学过程中发挥至关重要的作用，其中包括基因转录抑制、基因印记维持、X染色体失活以及转座子抑制等（延伸阅读：著名学者朱健康Nature子刊表观遗传研究新文章 ）。哺乳动物甲基化组（methylome）最显著的全基因组改变发生于原始生殖细胞和胚胎植入前发育过程中。然而由于技术上的困难以及缺乏所需材料，研究人员一直无法在全基因组水平上分析人类植入前胚胎的DNA甲基化动态模式。

在这项新研究中，研究人员采用简化代表性亚硫酸氢盐测序法（Reduced representation bisulfitesequencing, RRBS）和全基因组亚硫酸氢盐测序法（whole-genome bisulphite sequencing），对从合子期到植入后的人类早期胚胎甲基化组进行了系统分析。他们证实，不同于以往在小鼠研究中观察的结果，主要一波全基因组去甲基化是在2-细胞期完成。并且父方基因组的去甲基化速度要快于母方基因组，到合子期结束时雄性原核中全基因组甲基化水平要低于雌性原核。在早期胚胎发育过程中启动子甲基化与基因表达之间的负相关关系逐渐增强，在植入后阶段达到高峰。

此外，他们还证实一些在多能人类胚胎干细胞中启动子区域带有H3K4me3标记的活性基因，在成熟配子和整个植入前胚胎发育过程中都缺乏DNA甲基化。最终，研究人员还证实在同一家族中一些进化较近的长散布核元件 (long interspersed nuclear elements,LINE)或短散布核元件（short interspersed nuclear elements，SINE）相比进化古老的这些元件去甲基化程度较轻，表明早期胚胎倾向于让进化较近和更为活化的转座子保持较高水平残留甲基化。

新研究为我们揭示了人类早期胚胎甲基化组的一些关键特征，以及它与基因表达调控和转座子抑制的功能相关性。

（生物通：何嫱）

作者简介：

汤富酬，2003年在北京大学获理学博士学位，2004－2010年，英国剑桥大学Gurdon研究所博士后，2010年至今在北京大学生物动态光学成像中心任研究员。主要围绕哺乳动物早期胚胎发育，研究胚胎干细胞和上胚层干细胞的自我更新能力和多能性调控的分子机理，特别是表观遗传学调控机理，以及相关的原始生殖细胞发育过程中的表观遗传学重编程机理。利用本实验室发展的单细胞microRNA表达谱分析技术、基于深度测序的单细胞数字转录组分析技术、单细胞基因分型技术、以及染色体免疫共沉淀-深度测序技术、小鼠胚胎显微操作技术深入分析多能性干细胞的动态基因表达网络和表观遗传学调控。

乔杰，女，主任医师，教授，北京大学第三医院妇产科主任，院长，博士生导师。

目前为亚太地区生殖医学学会委员，中华医学会妇产科学分会第八届委员会委员, 中华医学会妇产科学会北京分会委员,中国人口学会生殖健康分会理事，《中国妇产科临床杂志》编委，《中国微创外科杂志》编委，《中华医药杂志》常务编委 ，《中国生育健康杂志》编委，中国企业文化研究会医药卫生委员会理事。1998年、2000年、2004年及2005年四次获得国家自然科学基金资助从事多囊卵巢综合征的病因及临床治疗机制的探讨。2002年承担科技部《国家重点基础研究发展规划》973项目子课题“植入前胚胎发育遗传学诊断的分子雷达—光学相干技术系统的研究”。2002年教育部青年教师奖。曾多次被评为优秀教师、优秀医师。。指导博士生5人、硕士生11人。发表科研论文约60篇。参加《七年制妇产科学》、《妇产科诊疗常规》、《妇产科疾病释疑》、《妇科内分泌学》等十余部专著的编写。
擅长妇产科内分泌疾病的诊断和治疗、应用体外授精胚胎移植技术（试管婴儿）、腹腔镜手术等不同方法治疗不孕症，已诊治不孕及内分泌患者万余人，为无数不孕患者的家庭带去欢笑。

生物通推荐原文摘要：

The DNA methylation landscape of human early embryos

DNA methylation is a crucial element in the epigenetic regulation of mammalian embryonic development1, 2, 3, 4, 5. However, its dynamic patterns have not been analysed at the genome scale in human pre-implantation embryos due to technical difficulties and the scarcity of required materials. Here we systematically profile the methylome of human early embryos from the zygotic stage through to post-implantation by reduced representation bisulphite sequencing and whole-genome bisulphite sequencing……