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ZSCAN4调控早期胚胎发育过程2023-02-22 09:32:34

ZGA是指在受精后,父系和母系基因组开始被激活和转录时发生的一个关键事件。自此,合子基因转录物将取代卵子转录物,从而启动早期胚胎发育。不同物种中发生ZGA的时间并不相同,但ZGA发生时相关基因的转录激活都是瞬时的,许多ZGA基因被激活后会迅速关闭。小鼠的ZGA 主要发生在2细胞阶段,人类的ZGA主要发生在植入前胚胎的4到8细胞阶段,猪的ZGA同样发生在4到8细胞阶段,牛的ZGA发生在胚胎的8细胞到桑椹胚阶段,山羊的ZGA可能发生在胚胎的8细胞阶段。

Zscan4在小鼠植入前胚胎ZGA期间特异性瞬时表达,在2细胞阶段敲减Zscan4导致胚胎从2细胞阶段延迟进入到4细胞阶段,从而导致胚胎植入失败。不仅如此,牛胚胎中,敲减ZSCAN4使其无法在ZGA期间调节基因表达,导致牛胚胎仅可以发育到 8 细胞阶段,而只有一小部分的牛胚胎可以发育到16细胞阶段。这表明,ZSCAN4也是影响牛胚胎植入前发育的重要因素之一。
 
ZSCAN4在植入前胚胎ZGA中的作用与其在mESCs中的作用具有相似的特征,其一是Zscan4在ZGA期间和mESCs中都是短暂的特异性表达,其二是在2细胞样细胞和ZGA中均会迅速消除并再次恢复染色质抑制修饰,包括组成型异染色质(包括着丝粒周围的主要卫星和端粒)和兼性异染色质(包括反转录转座子和 ZSCAN4 相关事件的相关基因)。在早期胚胎发生过程中,Zscan4在早期2细胞阶段激活,并与双同源框蛋白(double homeobox, DUX)和散在分布的长细胞核因子1协同作用促进端粒延长。在小鼠2细胞胚胎中抑制LINE1逆转录转座,会导致Dux,Zscan4以及LINE1显著下调,阻断端粒伸长。在ZGA期间,ZSCAN4识别具有基因组不稳定倾向且易于重组为Z-DNA的核小体DNA,该段核苷酸序列是以(CA)n/(TG)n为特征的简单重复序列,这使得ZSCAN4能够在扭转应变下稳定核小体DNA,减少DNA损伤的发生,同时维持基因组稳定性。
 
出自《ZSCAN4在早期胚胎及多能干细胞中的作用及调节机制》作者袁文,李雪玲。