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高绍荣教授课题组在《Journal of Biological Chemistry》杂志发表研究成果
来源:  作者:  发表时间:2017-01-03  阅读次数:2246次

       同济大学生命科学与技术学院高绍荣课题组在Journal of Biological Chemistry杂志在线发表题为“Maternal SALL4 Is Indispensable for Epigenetic Maturation of Mouse Oocytes”的研究论文,阐释了SALL4作为重要的转录因子和表观遗传调控因子参与卵母细胞成熟的调控机制。
        卵细胞的成熟关系到受精和早期胚胎发育的顺利进行,是生殖医学领域最重要的研究方向之一。Sall4(Splat-like 4)在很多重要的生物学进程中起到关键作用,例如,参与胚胎干细胞的干性维持、细胞重编程、原始生殖细胞发育、精原干细胞的分化。2016年高绍荣课题组与中科院生物物理研究所朱冰课题组合作,在Molecular Cell杂志上,揭示了Sall4参与DNA羟基化的调控机制(“Cooperative Action between SALL4A and TET Proteins in Stepwise Oxidation of 5-Methylcytosine”)。在本项研究中,研究人员首先利用CRISPR/Cas9基因修饰系统构建了Sall4基因条件性敲除小鼠,随后将这种小鼠与Zp3-Cre或Gdf9-Cre小鼠进行交配、繁殖和基因型筛选得到在卵母细胞中特异性敲除Sall4基因的母鼠。研究人员发现这种小鼠无法产生成熟的卵母细胞,并且这些敲除了Sall4的卵母细胞呈现出极低水平的DNA甲基化修饰和异常紊乱的组蛋白修饰水平(分别是高水平的H3K27me3修饰以及低水平的H3K4me3修饰)。进一步的研究发现SALL4能够调控与上述两种组蛋白修饰相关的酶——Kdm5b、Kdm6a和Kdm6b基因的表达。研究人员进一步通过体外mRNA和siRNA注射的方法证实了异常水平的H3K4me3和H3K27me3修饰会导致一些重要的与卵细胞成熟相关基因的异常表达,从而阐释了SALL4在卵母细胞的表观遗传成熟(epigeneticmaturation)上所起的重要作用。
        本研究首次观察到Sall4基因的敲除能够影响卵母细胞中DNA甲基化的建立,并且证明组蛋白修饰水平的稳定对卵母细胞的转录组稳定和进一步成熟具有不可或缺的作用。除此之外,研究者应用了CRISPR/Cas9基因编辑系统成功得到了条件性基因敲除的小鼠(Sall4loxP/loxP)和基因荧光标记小鼠(Sall4-mCherry),为在卵母细胞中研究Sall4基因的功能创造了有利条件。另外,本研究应用了单细胞RNA-seq和单细胞RRBS等微量测序技术,从而解决了卵母细胞研究受制于细胞数量的问题。此外,本研究还应用了卵母细胞体外注射的方法,巧妙地验证了异常的组蛋白修饰对卵细胞成熟的重要作用。这些方法的应用,充分展现了新技术的产生和发展对生命科学研究的推动作用。
        高绍荣教授课题组的硕士研究生许锴和陈霞是本文的共同第一作者。同济大学生命科学与技术学院的高绍荣教授,陈嘉瑜助理教授为本文的共同通讯作者。参与此项研究工作的还有:李静一、寇晓晨、赵艳红、赵堃、张林凤、侯真真、王红老师、刘文强副研究员和高亚威副教授。同时本研究还得到了同济大学生命科学与技术学院张勇教授课题组的研究生杨绘和王晨飞,南京医科大学李晶教授课题组的何元林博士,浙江大学范衡宇教授课题组的徐一文博士,中国科学院生态环境研究中心汪海林课题组的黄华博士和刘保东博士、北京生命科学研究所的王凤超老师的大力支持和帮助。
        该项目得到国家科技部,国家自然科学基金,上海市科委,教育部及同济大学项目的资助,在同济大学完成。

全文:http://www.jbc.org/content/early/2016/12/28/jbc.M116.767061.full.pdf

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