十年磨一剑，2018年郑州大学首次在Nature发表重磅研究，表观遗传领域大突破

5月3日，郑州大学第一附属医院孙莹璞研究组、清华大学生科院颉伟研究组、清华大学医学院那洁研究组合作，在Nature杂志发表题为 Chromatin analysis in human early development reveals epigenetic transition during ZGA 的研究论文，揭示了人类早期胚胎发育过程中染色质变化与基因转录的密切关系，提高了我们对人类早期发育和体外受精过程中表观遗传重编程的理解。这一重要发现不仅有助于我们进一步理解人类胚胎发育过程中染色质调控机制，也为研究体外受精、试管婴儿等相关应用和胚胎发育相关疾病提供了理论基础。

人类的个体生命起源于受精卵，受精卵在胚胎发育早期经历了一系列剧烈的染色体重编程事件。近些年，以小鼠为模式生物的研究表明，胚胎染色体的重编程过程中，来源父母本染色体的开放状态，高级结构以及其携带的表观遗传信息都发生了巨大的改变。这些改变能够帮助介导基因组转录的重新启动，塑造崭新的全能性胚胎，并为之后的胚胎发育和组织分化奠定基础。

基因转录的关键调控元件通常坐落在染色质开放区域。这些调控元件与细胞类型特异的转录因子共同指导了细胞的命运决定和个体的发育。但是在人类早期胚胎发育过程中，由于实验材料的稀缺，染色体在全基因组水平上的动态变化过程，以及其对胚胎基因转录的影响还鲜有研究。

受精后，在植入前发育期间发生严重的染色质重构过程。然而，这个时期的整体染色质景观及其分子动力学在很大程度上仍然是人类尚未探索的。郑州大学孙莹璞研究组，清华大学那洁研究组及清华大学颉伟研究组合作使用细胞染色质开放区域定位技术 (简称为miniATAC-seq），揭示了人类早期胚胎发育过程中开放染色质的调控规律。

孙莹璞等研究组发现早期人类胚胎中广泛存在的染色质区域与广泛地与推定的顺式调控序列和转座因子重叠。综合分析显示了人类和小鼠早期发育之间以及人体多能性和人类胚胎干细胞之间调节回路的保守和分歧。此外，孙莹璞等研究组发现在合子基因组活化（ZGA）之前拥有广泛开放的染色质区域。在富含CpG的启动子处容易找到更易接近的染色质基因座。出乎意料的是，许多其他与人类卵母细胞中DNA低甲基化结构域重叠的远端区域，并富集转录因子结合位点。这些区域的大部分在ZGA后以转录依赖的方式变得不可用。

人类早期胚胎染色体上存在大量的开放区域（从2细胞到8细胞期）

值得注意的是，在ZGA过程中这种广泛的染色质重组在小鼠中是保守的，并且与非经典组蛋白标记H3K4me3的重编程相关，该基因与沉默基因组独特相关。综合起来，这些数据不仅揭示了哺乳动物ZGA染色质转换的保守原理，而且有助于提高我们对人类早期发育和体外受精过程中表观遗传重编程的理解。该研究不仅展现了人类胚胎中动态染色质景观的全局观点，而且还揭示了ZGA中可能在人类和小鼠之间保守的表观基因组转换。

原文链接：

https://www./articles/s41586-018-0080-8

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