После оплодотворения яйцеклетки два становятся одним; два набора генетической информации объединяются, чтобы сформировать геном. Мы можем думать о яйцеклетке и сперматозоиде как о информационных капсулах с сохраненными инструкциями для начала новой жизни, но после оплодотворения какой толчок начинает интерпретацию этих инструкций?
Исследователи из Института Бэбрахама предоставили дополнительные кусочки головоломки, используя редкое подмножество эмбриональных стволовых клеток мыши, которые обеспечивают «двойную» систему для двухклеточного эмбриона (зиготы), возникающего через 24 часа после оплодотворения у беременной. мышей. Это стадия, на которой обычно активируется зиготический геном. Используя эти клетки, называемые «2C-подобными», исследователи смогли исследовать иерархию молекулярных событий, происходящих для инициации зиготического генома. Результаты их исследований опубликованы сегодня в журнале Genes & Development..
Поэтически пробуждение генома происходит через события, называемые малой волной и большой волной. Исследователи знали, что фактор транскрипции (белок, который связывает ДНК для стимулирования экспрессии) под названием Dux активировал ряд генов во второй основной волне, но не то, что в первую очередь инициировало Dux или активацию генома.
«Активация генома - это первое, что должен сделать эмбрион», - говорит доктор Мелани Экерсли-Маслин, научный сотрудник Института Бэбрахама. «Несмотря на то, что это имеет решающее значение для формирования эмбриона, мы знаем о нем на удивление мало. Система, подобная 2C, обеспечивает экспериментальное приближение к этим очень ранним клеткам эмбриона и позволяет нам использовать весь арсенал доступных исследовательских методов, чтобы отделить то, что это происходит."
Исследователи начали с скрининга факторов, которые увеличили количество редких 2C-подобных клеток в популяции эмбриональных стволовых клеток мыши, что указывает на положительные факторы, способные способствовать активации генома. Исследователи идентифицировали два белка, называемых плюрипотентностью развития 2 (Dppa2) и 4 (Dppa4).
«Глядя на то, что мы обнаружили о Dppa2 и Dppa4, они соответствуют профилю ответственности за начало экспрессии нового генома», - объясняет доктор Экерсли-Маслин. «Белки уже присутствуют в яйцеклетке, то есть уже там, до того, как сформируется новый эмбрион, и если мы удалим гены Dppa2 и 4 из генома, мы увидим потерю 2C-подобных клеток и потерю инициируемых Dux волна экспрессии генома."
Модель, предложенная в исследовании, связывает активацию генома с эпигенетическим перепрограммированием клеток, которые в конечном итоге образуют сперму и яйцеклетку, формируя связанную цепь событий, которая обеспечивает экспрессию Dppa2 и 4 в яйцеклетках, готовых инициировать активацию генома, когда время правильное.
«В будущем будет интересно раскрыть детали активации генома в развитии человека, поскольку это неизведанная область», - прокомментировал профессор Вольф Рейк, руководитель исследовательской программы по эпигенетике в Институте Бэбрахама и ассоциированный преподаватель. в институте Wellcome Sanger. «Понимание большего количества регуляторов генома в раннем возрасте также имеет отношение к ситуациям, когда мы хотим вернуть клетки в их раннее состояние, например, для создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток для будущих терапевтических целей».