通
过体细胞核移植(somatic cell nuclear
transfer,SCNT),哺乳动物的卵母细胞可以将体细胞重新编程为具有多种潜力的一类移植后细胞。作为动物细胞工程技术的常用技术手段,SCNT
是指将体细胞核移入去核卵母细胞中,使其发生重编程并发育为新的胚胎,这个胚胎最终将发育为动物个体。用核移植的方法获得的动物称为克隆动物。然而,由于不明确的重编程缺陷,一直以来,大多数SCNT胚胎都无法发育成型。
霍华德休斯医学
院的Shogo
Matoba等研究人员在《细胞》杂志上发表论文,证实SCNT后供体细胞存留的组蛋白甲基化修饰阻碍了胚胎发育。研究人员发现,供体细胞基因组组蛋白
H3的三甲基化赖氨酸9(H3K9me3)是SCNT有效重编程的一个主要障碍。比较转录组分析结果显示,通过体外受精(in vitro
fertilization,IVF)生成的小鼠胚胎中重编程抵抗区(reprogramming resistant regions,
RRRs)正常表达,而通过SCNT生成的胚胎则并非如此。研究人员证实,在供体体细胞中RRRs具有较多的H3K9me3,异位表达H3K9me3去甲
基化酶Kdm4d除去H3K9me3,不仅可以重激活大多数的RRRs,还可大大提高SCNT的效率。此外,他们还证实,采用耗尽H3K9甲基转移酶的供
体体细胞核可显著改善SCNT的效率。
以
前的研究发现,H3K9可通过与异染色质蛋白HP1结合导致表观遗传沉默。这代表着H3K9me3启动的异染色质聚集可以降低与转录因子的结合,导致在
RRR中的重要基因无法激活。尽管H3K9me3是一种常见的表观遗传障碍,但在SCNT以及诱导多能干(induced pluripotent
stem,iPS)细胞这两种过程中受到的调控并不完全一致。例如,在iPS中Oct4/Poi5f1往往是核心的转录因子,但在SCNT中并不依赖于这
两个因子。该研究结果表明,H3K9me3是SCNT介导的重编程的一个关键表观遗传障碍,并为改善哺乳动物的克隆效率提供了一种有前景的方法。(作者:李秋实)
参考文献:Cell 2014;159:884-895