医学前沿
2017年04月号
医学进展

受精卵监视并修复父本DNA损伤

作者:宫科学

奥地利科学院分子生物技术研究所(Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences,IMBA)的Sabrina Ladsta 和 Tachibana- Konwalski在《细胞》杂志上发表的文章介绍,在受精卵重编程期间,一种监视机制可促进父本DNA损伤的修复,这对体外受精具有重要意义。
 来自母亲卵细胞的DNA和来自父亲精子细胞的DNA共同构成了受精卵的基因蓝图。卵细胞与精子的融合可引发复杂的改变,包括染色质重塑和表观遗传重编程。父本基因组发生的改变更为剧烈,被压缩的精子染色质进行重组。精子DNA在胞嘧啶处高度甲基化,形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)。大多数来源于精子的5mC在受精卵首个细胞周期发生去甲基化。精子染色质重组和表观遗传重编程改变了DNA和组蛋白修饰,从而产生了全能的胚胎。
研究人员发现,依赖于Tet3的受精卵重编程产生了父本DNA损伤。这种父本DNA损伤可由黏连蛋白来进行修复,进而可防止Chk1依赖性检查点的激活,最终进入有丝分裂。也就是说,受精卵的这种监视机制不仅可以监视表观遗传重编程引起的DNA损伤,还可以修复这种损伤。父本DNA中去甲基化引起的损伤激活了受精卵的检查点,因而阻止细胞分裂直至损伤被修复。因此,这种监视机制在单细胞胚胎期保证了基因组的完整性。此外,研究还发现,受精卵的体外培养条件可影响检查点的严密性(stringency)。
此项研究对于改良体外受精技术具有潜在意义。细胞培养条件如何加强受精卵固有的监视和修复机制,从而产生更高质量的胚胎及更成功的妊娠,值得进一步探索。(作者:宫科学)
参考文献: Cell 2016;167:1774-1787

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