人类胚胎发育的障碍涉及三维基因组重编程的紊乱以及ZGA结构的崩溃

《Communications Biology》：A barrier to human embryogenesis involves dysregulated 3D genome reprogramming and ZGA collapse

　　

摘要

早期胚胎停滞是辅助生殖技术中的重要障碍，会导致没有可存活的胚胎。尽管这种现象十分普遍，但其分子机制至今仍不清楚，3D基因组重组织在这一过程中的作用也几乎未被研究。在此，我们对受精卵基因组激活阶段停滞的人类胚胎的染色质结构与转录组动态进行了综合分析。研究结果表明，停滞的胚胎中存在广泛的染色体区室转换、拓扑关联域特征的重大改变以及染色质环化的紊乱。这表明停滞的胚胎中存在3D基因组重组织和受精卵基因组激活失败的现象，其表现为与受精卵基因组激活相关的基因表达减少、晚期发育途径过早激活、RNA加工和核糖体生成受到抑制以及能量代谢异常。此外，我们推测包括KLF17以及多种ZNF家族成员在内的几种转录因子在发育停滞过程中所观察到的结构或功能变化中起着调控作用。总体而言，我们的研究结果表明，受精卵基因组激活阶段的3D基因组重编程缺陷及转录组失调与八细胞阶段的人类胚胎停滞有关。这项研究通过为未来的研究提供宝贵的资料和理论框架，有助于深入理解人类胚胎着床前的发育过程及其发育失败的原因。