受精是精子和卵子合为一个受精卵的过程,可视为动物个体发育的起点。然而,受精并不是简单的精卵结合。为了形成一个具有全能性的早期胚胎,卵细胞需要对精子的基因组进行一系列重新编程(reprogramming)。这种“重编”过程,对基因组DNA中的A、G、T、C几大碱基做一番化学修饰,改变其中的构成关系,以便精卵融为一体。比如,在生命之初的受精卵中,由精子形成的雄性原核DNA,会经历大规模的氧化作用,去除一个名为5mC的碱基;而同时,来源于卵细胞的雌性原核DNA,则依然稳定保留着5mC,似乎这样才能实现“互补”。
此前,人类还不清楚这种极其重要的化学修饰是如何实现的,也不知道它为何必须发生。来自中科院上海生命科学院生物化学与细胞生物学研究所的徐国良、李劲松课题组开展合作,揭示了卵细胞重新编程的特异机制。他们研究发现,来自卵细胞的一种 “Tet3”母源蛋白,可以氧化精子基因组中的DNA,进一步调控父源基因的表达作用,激活一些“全能基因”,支持早期胚胎的正常发育。在实验中,一组母鼠的卵细胞被去除Tet3氧化酶,结果生育力显著下降,大部分胚胎在妊娠期间发生了退化,被母体吸收。此外,研究人员发现,在动物克隆过程中,Tet3也同样发挥着重要作用,不能出现类似缺陷。
这一发现回答了表观遗传学领域一直有待解释的问题,使人们对早期胚胎发育中的卵细胞重编过程有了更清晰的认识。该课题获得科技部、国家自然科学基金委、中科院和上海市科委经费资助。
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