综述:哺乳动物卵子发生和早期胚胎发育过程中组蛋白修饰的综合评述

【字体: 时间:2025年06月29日 来源:Histochemistry and Cell Biology 2.1

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  这篇综述系统阐述了(组蛋白修饰)(PTMs)在哺乳动物卵子发生和早期胚胎发育中的动态调控机制,重点探讨了(甲基化)(H3K4me3/H3K27me3等)、(乙酰化)(H3K9ac)、(泛素化)(H2AK119ub1)等修饰及其酶类(EZH2/PRMTs/KDMs)的作用,揭示了(辅助生殖技术)(ART)中表观遗传异常与发育缺陷的潜在关联。

  

组蛋白修饰:卵子与胚胎的分子密码

组蛋白甲基化:基因表达的时空开关

核心组蛋白(H2A/H2B/H3/H4)的赖氨酸(K)、精氨酸(R)残基可被(蛋白精氨酸甲基转移酶)(PRMTs)和(赖氨酸甲基转移酶)(PKMTs)添加甲基标记。例如:

  • 激活标记:H3K4me3在GV期卵母细胞中富集,由(MLL2)催化,缺失导致小鼠排卵率下降50%
  • 抑制标记:H3K27me3通过(EZH2)介导,敲除后引发染色体错配和植入后胚胎异常

乙酰化与去乙酰化的平衡术

(组蛋白乙酰转移酶)(HATs)如KAT8通过H4K16ac调控滋养层标志物CDX2表达,而(去乙酰化酶)(HDACs)的异常抑制会导致:

  • 猪卵母细胞中HDAC6抑制使H3K4ac升高,成熟率降低40%
  • SIRT5缺失引发线粒体功能障碍,使小鼠卵母细胞纺锤体异常率增加3倍

新型修饰:从乳酸化到瓜氨酸化

最新发现的(组蛋白乳酸化)(H3K18la)通过(LDHA)代谢产物驱动,10mM乳酸处理可使小鼠GV期卵母细胞成熟率提升25%。而(肽酰精氨酸脱亚胺酶)(PADs)介导的H4Cit3修饰缺失会导致4细胞期胚胎发育停滞。

ART中的表观遗传风险

体外受精(IVF)胚胎中:

  • H3K4me3在滋养外胚层异常富集,引发334个外胚层基因错误表达
  • 印迹区域H19/IGF2的H3K9me2降低50%,导致胎盘功能缺陷

关键酶类的双刃剑效应

(表1)显示:

  • DOT1L抑制剂提高猪克隆胚胎囊胚率20%
  • KDM4A敲除使小鼠胚胎阻滞在2细胞期,合子基因组激活(ZGA)失败

未来方向:从机制到应用

需深入解析:

  1. 不同修饰间的交叉对话(如H3K27me3与DNA甲基化拮抗)
  2. 卵母细胞老化中KDM1A表达异常与非整倍体的关联
  3. 开发靶向PRMT5的小分子化合物改善ART结局
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