2012年12月8日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，来自巴布拉汉研究所的研究人员揭示了，发育中的卵细胞和精细胞如何以及何时进行自身细胞重新调整，为新胚胎的产生做准备。我们都知道小分子的化学基团可以嵌合入DNA中来改变基因的活性，对于DNA来说，这些修饰是在胚胎发育过程乃至人的一生中所获得的；但是在不成熟的卵细胞和精细胞中，大部分的修饰都可以被移除用来重新设定DNA从而去除其环境记忆，解析这种重编程机制对于理解人类机体的发育以及修饰的遗传具有至关重要的作用。相关研究成果刊登于国际杂志Molecular Cell上。
没一个个体机体中所有的细胞都存在相同的DNA序列，而且DNA序列的改变影响着不同类型细胞的形成。比如不同的基因可以被开关，对于失活的基因通常存在小分子的化学修饰，俗称为甲基化基团，其加入到基因上，可以促进基因的调节。这项研究揭示了在卵细胞和精细胞发育的早期阶段这些甲基化基团的行为表现。
研究者Stefanie Seisenberger表示，我们获得了一种高分辨率的图像来揭示从原生殖细胞DNA中取出甲基化基团的位置以及时间，通过研究我们发现，大部分的去甲基作用比我们认为的发生的要早一些，这可以帮助我们理解哺乳动物甲基化集团去除的过程。在研究中我们发现了一种意外可喜的结果，我们鉴别出了可以避免去甲基化作用的DNA区域，其可以帮助揭示环境信息如何影响个体进行遗传行为，更有意思的是，其中的一个DNA区域与II型糖尿病发病相关。
这项研究中，研究者表示，最近的一些研究证实，在哺乳动物中，环境信息可以由母体遗传给后代，比如，高脂肪饮食的小鼠所生出的后代小鼠会存在代谢调节改变的问题，但是具体原因尚不清楚。本文研究揭示了，DNA甲基化基团的不完全移除在精细胞中发生的频率要高于在卵细胞中发生的频率，这就表明基因的遗传调控程度比我们所认为的要大的多，研究仅仅帮助我们理解遗传和发育的分子机制，而且也帮助我们理解了肥胖及糖尿病疾病的易感性相关研究。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.molcel.2012.11.001
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PMID:
The Dynamics of Genome-wide DNA Methylation Reprogramming in Mouse Primordial Germ Cells
Stefanie Seisenberger1, Simon Andrews2, Felix Krueger2, Julia Arand3, Jörn Walter3, Fátima Santos1, Christian Popp1, Bernard Thienpont1, 4, Wendy Dean1, Wolf Reik1
Genome-wide DNA methylation reprogramming occurs in mouse primordial germ cells (PGCs) and preimplantation embryos, but the precise dynamics and biological outcomes are largely unknown. We have carried out whole-genome bisulfite sequencing (BS-Seq) and RNA-Seq across key stages from E6.5 epiblast to E16.5 PGCs. Global loss of methylation takes place during PGC expansion and migration with evidence for passive demethylation, but sequences that carry long-term epigenetic memory (imprints, CpG islands on the X chromosome, germline-specific genes) only become demethylated upon entry of PGCs into the gonads. The transcriptional profile of PGCs is tightly controlled despite global hypomethylation, with transient expression of the pluripotency network, suggesting that reprogramming and pluripotency are inextricably linked. Our results provide a framework for the understanding of the epigenetic ground state of pluripotency in the germline.
