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。2013年10月1日；110(40):16061-6.
doi:10.1073/pnas.1315204110。 Epub 2013年9月16日。

从胎儿期到减数分裂完成，一组对发育至关重要的基因在小鼠生殖细胞中表观遗传平衡

Bluma J Lesch公司 1, 格雷戈里·阿多克辛, 理查德·A·杨, 约翰·麦卡雷, 大卫·C·佩奇
附属机构

从胎儿期到减数分裂完成，一组对发育至关重要的基因在小鼠生殖细胞中表观遗传平衡

Bluma J Lesch公司等。 美国国家科学院程序。 。

摘要

在多细胞生物中，生殖细胞将遗传物质代代相传。发育中的生殖细胞是单一的配子前体，成熟配子是高度分化的特殊细胞。然而，受精时配子结合后，它们的基因组驱动全能程序，产生完整的胚胎和胚外组织。从分化细胞过渡到全能合子的能力的生化基础尚不清楚。在这里，我们报告了一组发育关键基因从胚胎阶段到减数分裂结束保持在表观遗传平衡（二价）状态。我们对胚胎发生过程中围绕性分化和雌性减数分裂起始的三个时间点的流式雄性和雌性生殖细胞进行了ChIP-seq和RNA-seq分析，然后将我们的分析扩展到减数分裂和减数分裂后的雄性生殖细胞。我们确定了一组高度富集的基因，用于调节分化，并在不同性别和不同发育阶段保持稳定状态（高H3K4me3、高H3K27me3和缺乏表达），包括在单倍体发育后细胞中。胚胎干细胞中存在这种状态已经得到了很好的描述。我们现在证明，从胎儿发育期间的性别分化开始到成熟后阶段，生殖系中的一部分基因保持稳定状态。我们认为，这些发育基因的表观遗传平衡状态是哺乳动物生殖系细胞核的一个基本特性，允许分化的配子在受精后释放全能性程序。

关键词：染色质；表观遗传学；精子发生；全能性。

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利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1。
图1。
ChIP-seq和RNA-seq数据反映了小鼠胚胎生殖细胞的已知生物学。(一个)显示雌性E13.5 H3K4me3和H3K27me3数据的生物复制的样本基因轨迹。(B)H3K4me3-ChIP信号与三种核心多能性调节因子基因表达之间的相关性变化(10月4日,Sox2系统、和纳克)和三个与减数分裂起始相关的基因(Stra8系列,8级可采收水平、和Sycp3系统).
图2。
图2。
H3K4me3和H3K27me3图谱的聚类与相关基因表达和功能富集。(一个)通过H3K4me3和H3K27me3的相似性对基因进行聚类分析，以确定转录起始点上游和下游2 kb的基因。(B)四个簇中每个簇中基因的RNA表达水平。每个灰点代表一个基因；黑点，中位数；黑线，四分位范围***P（P）< 10−15（两个样本t吨测试）。(C)每个集群的前三个丰富GO类别。
图3。
图3。
从E12.5到E14.5保留了一组稳定基因。(一个)男性和女性在每个胎儿时间点被确定为“稳定”的基因数量（灰色条），男性和女性的时间点之间共享的基因（蓝色和红色条），以及时间点和性别之间共享的（紫色条）。(B)中确定的平衡基因分布一个在图2中确定的四个集群中。
图4。
图4。
在胎儿发育期间稳定的启动子在减数分裂期间和之后保持稳定。(一个)雄性生殖细胞减数分裂示意图。(B)与粗线期精母细胞和圆形精子细胞（“男性减数分裂”，绿色）中确定的平衡基因相比，仅男性（蓝色）或男性和女性（紫色）中保留的跨越胎儿时间点的生殖系平衡基因数量。(C)样本基因追踪三个基因在生殖细胞发育过程中保持稳定状态。
图5。
图5。
生殖系-平衡基因作为生殖系全能性的基础。关键发育基因持续保持稳定状态（紫色和橙色圆圈），转录受到抑制。特定启动子处H3K4me3（向活性状态的分辨率，伴随相关基因表达的增加）或H3K27me3（朝抑制状态的分辨率）的缺失导致终末分化。那些在整个发育过程中保持一整套平衡的发育调节因子的细胞构成了生殖细胞。
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中的注释

  • 开发：用于全能性的生殖细胞平衡。
    弗林托夫特L。 Flintoft L.公司。 Nat Rev基因。2013年11月；14（11）:745。doi:10.1038/nrg3596。Epub 2013年10月1日。 Nat Rev基因。2013 PMID：24080756 没有可用的摘要。

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