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在早期胚胎发育中重要因素的新作用被确定

在早期胚胎发育中重要因素的新作用被确定

在与斯坦福大学的合作中,一个来自维也纳梅多尼大学细胞与发育生物学部门的工作小组,由Mark Wossidlo领导,已经确定了一个涉及早期胚胎发育的因素的作用。这是Zscan4蛋白,它现在已经被证明可以保护早期胚胎在激活自己的第一个基因时免受DNA损伤和DNA链断裂。到目前为止,人们还不知道为什么在所谓的胚胎基因组激活过程中会有如此高的Zscan4表达。什么时候胚胎的基因组第一次被激活——以及它起了什么作用。

“在我们的研究中,我们能够识别机制,进化建立了保护致命的DNA损伤的早期胚胎时期基因组高压力,”解释epigeneticist和胚胎学家Mark Wossidlo开始这项工作时使用动物模型在美国斯坦福大学博士后,现在已经完成的工作小组合作乔安娜Wysocka MedUni维也纳。“如果在生命的早期阶段,在最初的几个小时或几天内,早期胚胎不能安全地激活自己的基因,就不可能有生命。”

重要的保护在早期胚胎的压力阶段

受精卵,即受精卵,是一个所谓的“万能细胞”,所有其他创造新生命所必需的细胞都可以从中发育。这种能力被称为“全能性”。全能性在发育的下一阶段,即双细胞期的第一次分裂后也能保留。相比之下,胚泡中后期胚胎的细胞仅仅是多能的,并且能够形成多种细胞类型,但不是全部。

胚胎基因组的激活发生在全能的双细胞阶段(在小鼠模型中),在几天的过程中,双细胞胚胎在自身胚胎基因的参与下变成多细胞囊胚。受精后不久,成千上万的胚胎基因第一次同时被激活。在这个过程中,细胞中的DNA承受巨大的压力,这可能导致不稳定的DNA折叠,甚至致命的DNA损伤,”Wossidlo说。这是预防Zscan4蛋白质,码头上所谓的微卫星(重复的短,未编码的DNA序列),并确保在激活期间保护基因组及其长期稳定的胚胎基因组通过防止zigzag-shaped Z-DNA的形成,因为这是非常容易DNA链断裂,可以导致基因不稳定。

在实验室里,科学家们证明了Zscan4蛋白与这些微卫星特异性结合,保护它们不形成Z-DNA结构。他们还表明,如果在胚胎基因组激活过程中移除Zscan4,这种致命的基因损伤就会发生在双细胞胚胎中。

Wossidlo说,“因此,我们已经确定了另一个重要的机制,它增加了我们对机制的理解,这些机制有助于确保在生命的早期阶段成功地发展一种新的生命。”

维也纳梅杜尼大学基础研究工作组的总体目标是找出在受精后不久重新编程生命生殖细胞使其成为“全能型”的过程,以及错误的重新编程可能对后代产生的影响。该小组主要关注表观遗传学的作用,也就是说,DNA的可遗传修饰,它可以在不改变DNA序列的情况下影响基因活动。

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