染色体三维结构是重要的表观遗传因素，与基因的表达调控密切相关。研究染色体三维结构在人类精子及早期胚胎中的动态变革和调控分子关于深入理解人类胚胎发育有重要的理论和临床意义。人类个体发育从精卵结合形成受精卵开始，经历早期胚胎发育历程，由一个细胞逐渐破裂剖析形成一个含有上百种细胞类型、多种器官的庞大有机体，但人类精子和卵子受精后，细胞核中的染色体结构如何变革，哪些生物学分子会影响胚胎中的染色体结构变革，一直以来是未被解决的科学问题。别的，精子在形态和功效上与其他终末剖析的细胞截然差别，染色体在人类精子中如何压缩折叠还并不清楚。
近日，球速体育刘江团队与山东大学隶属生殖医院陈子江团队相助，对精子及人类早期胚胎发育历程中的染色体结构动态变革情况进行了描绘，研究结果于12月5日在线宣布于《自然》（Nature）。
基因组的三维结构是由拓扑相关结构域（TAD）基本单位组成，研究结果显示，在成熟的人类精子中没有TAD结构并且没有检测到染色质调理卵白CTCF，这与在小鼠精子中的情况完全差别。受精后，胚胎中TAD结构很是模糊，在后续的胚胎发育中染色体逐渐建立清晰的TAD结构。研究还发明，A/B区室结构在人的2细胞期胚胎中消失，然后在后续发育中重新建立。值得注意的是，差别于小鼠胚胎和果蝇胚胎，在人类早期胚胎中阻断合子基因组激活（ZGA）可以抑制TAD结构的建立。进一步剖析发明CTCF卵白在合子基因组激活之前表达量很是有限，在TAD结构泛起的合子基因组激活时期表达量会迅速上升。在胚胎中敲低CTCF卵白可以导致TAD结构显著变弱，这标明在合子基因组激活时CTCF卵白的表达关于人类早期胚胎的TAD结构建立至关重要。
该研究首次揭示了人类早期胚胎中的染色体三维结构的动态变革，并发明CTCF卵白关于早期胚胎发育中TAD结构的重要调控功效，为进一步揭示人类胚胎发育机制提供了理论基础。
该研究获得了国家重点研发计划“生殖健康及重大出生缺陷防控”重点专项、球速体育战略性先导科技专项、国家自然科学基金等基金资助。
CTCF在人的精子和早期胚胎中染色体三维结构重建中的要害作用
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