科學(xué)家發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟哺乳動(dòng)物生命旅程的關(guān)鍵基因

人類胚胎的形成都開(kāi)始于受精卵的結(jié)合，受精卵作為原始的細(xì)胞能夠攜帶來(lái)自母親和父親細(xì)胞基因組的一個(gè)拷貝，然而受精卵的遺傳信息僅會(huì)在其進(jìn)行數(shù)次分裂后開(kāi)始表達(dá)，但目前研究人員并不清楚誘發(fā)受精卵基因組激活的分子機(jī)制，近日，一項(xiàng)刊登在雜志Nature Genetics上的研究報(bào)告中，來(lái)自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，DUX蛋白家族成員或許能夠“點(diǎn)燃”新生胚胎中的基因表達(dá)程序，該研究也將會(huì)成為發(fā)育生物學(xué)中的一大里程碑。
 
文章中，研究者Alberto de Iaco對(duì)遭受肌肉癥的患者進(jìn)行研究，患者機(jī)體中出現(xiàn)的突變會(huì)誘發(fā)肌肉細(xì)胞中名為DUX4的蛋白產(chǎn)生，正常情況下該蛋白僅會(huì)在人類胚胎早期發(fā)育階段被檢測(cè)到。研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)DUX4蛋白在肌肉細(xì)胞中被強(qiáng)制產(chǎn)生時(shí)，其就會(huì)在受精卵基因組激活期間開(kāi)啟一系列基因的表達(dá)，同時(shí)研究者也發(fā)現(xiàn)DUX4是一種關(guān)鍵的調(diào)節(jié)子。
 
為了證實(shí)上述說(shuō)法，研究者分析了一些公開(kāi)數(shù)據(jù)來(lái)確定在胚胎發(fā)育開(kāi)始的一些日子里人類基因組中有哪些組分能夠進(jìn)行表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DUX4是該階段zui開(kāi)始表達(dá)的基因之一，其在受精卵基因組被激活之前能夠釋放高濃度的蛋白產(chǎn)物。研究者同時(shí)還表示，DUX4蛋白能夠同受精卵基因組激活期間被誘導(dǎo)基因的調(diào)節(jié)性區(qū)域相結(jié)合，從而刺激這些基因的表達(dá)。下一步研究者將對(duì)小鼠的胚胎干細(xì)胞進(jìn)行研究，這些小鼠的胚胎干細(xì)胞中含有小鼠版本的DUX4基因（簡(jiǎn)寫(xiě)為DUX），當(dāng)處于培養(yǎng)狀態(tài)下，當(dāng)較為*的胚胎細(xì)胞回歸至其特性之前，一小部分細(xì)胞就會(huì)展現(xiàn)出2個(gè)細(xì)胞階段胚胎的基因表達(dá)模式，但當(dāng)研究人員剔除DUX基因后，該過(guò)程就會(huì)停止，2個(gè)細(xì)胞階段樣的細(xì)胞亞群的出現(xiàn)也會(huì)被抑制。
 
當(dāng)研究人員利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)從受精的小鼠卵母細(xì)胞中剔除DUX基因后，他們發(fā)現(xiàn)了zui終的證據(jù)，這樣就能抑制受精卵基因組的激活，同時(shí)還會(huì)在*次細(xì)胞分裂的基礎(chǔ)之上抑制胚胎的生長(zhǎng)。這樣研究中研究者重點(diǎn)對(duì)DUX4蛋白進(jìn)行了研究，其作為一種主要的調(diào)節(jié)子能夠在人類、小鼠以及所有的胎盤哺乳動(dòng)物胚胎生命的zui早期階段重啟基因組的表達(dá)。
 
研究者Didier Trono說(shuō)道，我們解開(kāi)了一個(gè)古老的謎題，本文研究也闡明了誘發(fā)基因程序zui終讓我們清楚自身起源的分子機(jī)制，同時(shí)還幫助研究人員清楚理解了不育癥的特殊案例，并且為后期開(kāi)發(fā)相關(guān)療法治療DUX相關(guān)的肌肉癥提供了新的線索；后期研究人員還需要通過(guò)更為深入的研究獲得更多的研究結(jié)論。