來自北京大學(xué)、教育部輔助生殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、哈佛大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員，繪制出了人類早期胚胎全基因組水平的DNA甲基化景觀圖譜，提出了有別于以往小鼠研究結(jié)果的一些新見解。這些研究結(jié)果發(fā)表在7月23日的《自然》（Nature）雜志上。
北京大學(xué)第三醫(yī)院的喬杰(Jie Qiao)教授以及湯富酬(Fuchou Tang)研究員是這篇論文的共同通訊作者。前者擅長婦產(chǎn)科內(nèi)分泌疾病的診斷和治療、應(yīng)用體外授精胚胎移植技術(shù)（試管嬰兒）、腹腔鏡手術(shù)等不同方法治療不孕癥。湯富酬研究員的研究方向則主要圍繞哺乳動物早期胚胎發(fā)育，研究胚胎干細(xì)胞和上胚層干細(xì)胞的自我更新能力和多能性調(diào)控的分子機(jī)理，特別是表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)理，以及相關(guān)的原始生殖細(xì)胞發(fā)育過程中的表觀遺傳學(xué)重編程機(jī)理。
DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾形式，在許多的生物學(xué)過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，其中包括基因轉(zhuǎn)錄抑制、基因印記維持、X染色體失活以及轉(zhuǎn)座子抑制等（延伸閱讀：學(xué)者朱健康Nature子刊表觀遺傳研究新文章 ）。哺乳動物甲基化組（methylome）zui顯著的全基因組改變發(fā)生于原始生殖細(xì)胞和胚胎植入前發(fā)育過程中。然而由于技術(shù)上的困難以及缺乏所需材料，研究人員一直無法在全基因組水平上分析人類植入前胚胎的DNA甲基化動態(tài)模式。
在這項(xiàng)新研究中，研究人員采用簡化代表性亞硫酸氫鹽測序法（Reduced representation bisulfitesequencing, RRBS）和全基因組亞硫酸氫鹽測序法（whole-genome bisulphite sequencing），對從合子期到植入后的人類早期胚胎甲基化組進(jìn)行了系統(tǒng)分析。他們證實(shí)，不同于以往在小鼠研究中觀察的結(jié)果，主要一波全基因組去甲基化是在2-細(xì)胞期完成。并且父方基因組的去甲基化速度要快于母方基因組，到合子期結(jié)束時雄性原核中全基因組甲基化水平要低于雌性原核。在早期胚胎發(fā)育過程中啟動子甲基化與基因表達(dá)之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系逐漸增強(qiáng)，在植入后階段達(dá)到高峰。
此外，他們還證實(shí)一些在多能人類胚胎干細(xì)胞中啟動子區(qū)域帶有H3K4me3標(biāo)記的活性基因，在成熟配子和整個植入前胚胎發(fā)育過程中都缺乏DNA甲基化。zui終，研究人員還證實(shí)在同一家族中一些進(jìn)化較近的長散布核元件 (long interspersed nuclear elements,LINE)或短散布核元件（short interspersed nuclear elements，SINE）相比進(jìn)化古老的這些元件去甲基化程度較輕，表明早期胚胎傾向于讓進(jìn)化較近和更為活化的轉(zhuǎn)座子保持較高水平殘留甲基化。