中美学者Nature最新发文：按重置键开始一个新的胚胎！

中美科学家的最新研究显示，受精卵如何“复位”，从而使新形成的胚胎能够按照自己的遗传程序发育。

　　

中美科学家的最新研究显示，受精卵细胞（或称合子）如何 "重置"的，从而使新形成的胚胎能够按照自己的遗传程序发育。这项研究发表在7月17日的《自然》杂志上。

加州大学戴维斯分校兽医学院的教授Richard Schultz说:“科学家们已经发现，新受精的卵细胞的基因组是不活跃的，必须被唤醒。”这一步被称为合子基因组激活（ZGA，zygotic genome activation）。

“为了胚胎的发育，卵母细胞/卵子必须失去其身份，并通过制造新的东西来实现这一目标。我们现在知道了这种转变如何发生的第一步。”

为了使重置或激活过程发生，胚胎需要开始将DNA中的基因转录成信使RNA，而信使RNA又被翻译成蛋白质。第一批转录的基因将激活其他基因，从而使胚胎发育成一只完整的小鼠(或人)。到目前为止，这些第一批主控基因的身份一直是未知的。

RNA聚合酶II (Pol II)是将DNA转录成RNA的酶。但作者表示，Pol II本身是一种未激活的酶。其他被称为转录因子的基因需要指导Pol II，以便它在正确的时间转录“正确的”基因。

早在21世纪初，Schultz就发现，在卵细胞中休眠的母体信使核糖核酸（maternal messenger RNAs）中就有这些首批转录因子。休眠的母体信使RNA对卵母细胞来说是独一无二的，因为新合成的信使RNA不像在体细胞中那样被翻译。当卵母细胞成熟成为卵子时，这些休眠的母体信使RNA被翻译成蛋白质，然后执行它们的功能。研究人员意识到，启动受精卵基因组激活的信息可能存在于来自母体的休眠信使RNA中，该信使RNA将编码主转录因子。

OBOX1-8是候选因子

Schultz实验室确定了一个名为OBOX的大家族基因，他们认为这可能是候选基因。该家族由8个基因组成：OBOX1-8。基于它们在早期发育期间的表达谱，OBOX1、2、3、4、5和7可能是候选基因。他们开始与清华大学生命科学学院颉伟教授合作，缩小候选人的范围。

通过实验小鼠，颉伟团队敲除所有可能的候选基因，然后系统地恢复OBOX基因，确定哪些基因对受精卵基因组激活至关重要。没有这些基因，胚胎发育在2到4个细胞阶段就停止了。

最有趣且出乎意料的是，这些OBOX基因的功能是高度冗余的：一个基因的敲除可以被另一个基因所取代。研究人员认为这种冗余很可能是由于过渡如此重要而进化出来的。此外，研究人员发现OBOX基因的功能是促进Pol II定位到正确的基因上，开始合子基因组激活。

在小鼠中，基因组激活发生在两细胞阶段。在人类胚胎中，当胚胎经过几轮分裂形成8个细胞时，它发生得更晚。一个悬而未决的问题是，这一过程在不同物种间的保守程度，也就是说，obox样基因是否参与了人类基因组的激活。这项工作还对理解胚胎干细胞是如何被重新编程的，从而使它们能够发育成身体的任何组织具有启示意义。

这项工作得到了中国国家自然科学基金、国家重点研发计划和美国国立卫生研究院的部分资助。

文章标题

OBOX regulates murine zygotic genome activation and early development.