染色质架构建立与胚胎超转录状态的互作机制解析

本研究揭示了小鼠早期胚胎发育中染色质三维架构建立与转录活性的动态互作：研究人员发现黏连蛋白(cohesin)从二细胞期开始渐进性加载，伴随拓扑关联域(TADs)的形成；同时鉴定出活跃基因体上特异的"基因黏连蛋白岛"(GCIs)，其形成依赖胚胎特有的超转录状态，并能通过增强绝缘边界功能稳定基因表达。该研究为理解哺乳动物早期发育中表观遗传重编程提供了新范式。

　　

受精后，早期胚胎经历常规染色质结构的解体重构，包括拓扑关联域(TADs)的消失。随着合子基因组激活(ZGA)，三维染色质架构以异常缓慢的速度重新建立。研究发现CTCF转录因子在小鼠早期发育全程占据染色质，而黏连蛋白(cohesin)在单细胞胚胎中结合微弱——这与TADs的缺失状态吻合。有趣的是，从二细胞期到八细胞期，黏连蛋白呈现渐进式加载，同时伴随着TADs的逐步建立。

令人惊讶的是，这段时期活跃基因的基因体上出现了显著的"基因黏连蛋白岛"(GCIs)。这些GCIs富集于细胞身份基因和调控基因，其启动子区具有宽广的H3K4me₃修饰标记，且附近增强子区域显示转录因子和黏连蛋白装载因子NIPBL的强结合。研究证实二至八细胞胚胎存在转录亢进状态，这种超转录(hypertranscription)是GCI形成的关键条件。反之，人工诱导转录同样能创造GCIs。

功能分析表明，GCIs不仅能作为绝缘边界发挥作用，还能与邻近CTCF位点形成接触域，从而双向提升GCI基因的转录水平和表达稳定性。这些发现首次揭示了早期胚胎中三维基因组组织与转录活动之间精妙的相互塑造关系，为理解哺乳动物发育起始阶段的表观遗传调控提供了全新视角。