中国学者Cell子刊解析细胞重编程分子机制

　　

生物通报道  来自北京生命科学研究所、同济大学和中科院动物所等处的研究人员，在新研究中证实小鼠受精卵中的亲代原核（Pronuclei）具有不对称重编程的能力。这一研究发现发表在3月13日的《Cell reports》杂志上。

任职于北京生命科学研究所和同济大学的高绍荣（Shaorong Gao）研究员以及中科院动物研究所的韩之明（Zhiming Han）研究员是这篇论文的共同通讯作者。高绍荣博士主要从事哺乳动物体细胞重编程分子机理研究。韩之明研究员的主要研究方向是哺乳动物受精、克隆和早期胚胎发育的研究。

体细胞核转移（SCNT）实验揭示，第二次减数分裂中期(metaphase II，MII)卵母细胞中的一些分子可以重编程体细胞。人们相信在受精后，这些重编程因子会从细胞质易位到受精卵原核中，因为在第一次有丝分裂M期而非间期去核的受精卵保留了重编程体细胞的能力。

在受精过程中，亲代基因组经历了差异性的表观遗传重编程形成了全能的受精卵。受精之后，鱼精蛋白立即迅速地从亲代基因组释放出来，通过母源的核小体组蛋白来重包装精子DNA.在雄原核中可以检测到活化组蛋白甲基化标记H3K4me3，而抑制性组蛋白甲基化标记，包括H3K9me2-3、H3K27me3和H4K20me3则基本不存在。与之相反，在雌原核中可以检测到所有这些组蛋白甲基化标记。除了组蛋白修饰，众所周知父系基因组在PN3时期会经历全基因组DNA甲基化，而母系基因组的DNA甲基化状态似乎维持在一个恒定的水平（延伸阅读：中科院Cell发表表观遗传突破性发现）。

尽管表观遗传修饰似乎在雌雄原核中存在差异，但目前仍不清楚亲代原核是否在体细胞重编程中发挥不同的作用。

在新研究中，研究人员设计了一系列的核移植实验解答亲代原核对重编程是否做出同等贡献这一问题。有趣的是，他们发现重编程因子似乎不对称地定位在亲代原核中，一些关键性的重编程因子主要位于雄原核内。因此，只有去除雌原核(FPD)的受精卵才能生成克隆后代和核移植胚胎干细胞(ntESC)系，去除雄原核(MPD)的受精卵则无法支持体细胞重编程。

研究人员进而证实，亲代原核不同的表观遗传修饰或许直接促成了体细胞克隆胚胎之间的发育差异。更重要的是，他们进一步证实融合一个附加的雄原核可以显著提高受精卵重编程的效率。

新研究为鉴别出雄原核中的关键重编程因子提供了线索，并可能为利用临床丢弃的多原核受精卵来获得人类ntESC细胞系提供了重要的信息。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Asymmetric Reprogramming Capacity of Parental Pronuclei in Mouse Zygotes

It has been demonstrated that reprogramming factors are sequestered in the pronuclei of zygotes after fertilization, because zygotes enucleated at the M phase instead of interphase of the first mitosis can support the development of cloned embryos. However, the contribution of the parental pronucleus derived from either the sperm or the oocyte in reprogramming remains elusive. Here, we demonstrate that the parental pronuclei have asymmetric reprogramming capacities and that the reprogramming factors reside predominantly in the male pronucleus. As a result, only female pronucleus-depleted (FPD) mouse zygotes can reprogram somatic cells to a pluripotent state and support the full-term development of cloned embryos; male pronucleus-depleted (MPD) zygotes fail to support somatic cell reprogramming. We further demonstrate that fusion of an additional male pronucleus into a zygote greatly enhances reprogramming efficiency. Our data provide a clue to further identify critical reprogramming factors in the male pronucleus.