人类生殖系及早期胚胎发育中驯化 DNA 转座子衍生基因的动态调控

《npj Systems Biology and Applications》：Dynamic regulation of a domesticated DNA transposon-derived gene, in human germline and early embryonic development

　　

摘要

胚胎发育需要精确的转录调控，以引导从全能性向多能性转变以及谱系特化。转座元件（TE）来源的基因越来越多地被认识到是这些过程的调控因子，但DNA转座子来源因子的作用仍知之甚少。在本研究中，我们利用批量和单细胞转录组及表观基因组数据集，探讨了驯化DNA转座子来源基因THAP9在人类胚胎发生、原始生殖细胞（PGC）发育及配子发生中的作用。早期胚胎发生过程中THAP9位点的表观基因组分析揭示了渐进性的染色质重塑，这与其在转录重编程中的功能相一致。THAP9在原始生殖细胞中选择性富集，但在体细胞谱系中暂时性沉默。此外，THAP9的转录水平在胚泡期卵母细胞中显著高于第二次减数分裂中期卵母细胞，且在减数分裂后精原细胞中表达显著富集，该模式在五种灵长类物种中保守存在。这一减数分裂后富集现象也得到了临床证据的支持：在精细胞阻滞型非梗阻性无精症男性的睾丸中，THAP9表达降低，而在存在成熟精原细胞的情况下其表达得以保留。这些发现表明THAP9是一种生殖系富集、受发育调控的基因，在配子发生中具有性别特异性功能，推进了我们对驯化转座子来源基因如何参与人类生殖与胚胎发育的理解。