張景瑤，張 魯，高 帥

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193)

哺乳動物早期胚胎發(fā)育過程中，合子基因組激活(zygotic genome activation，ZGA)異常會導(dǎo)致胚胎發(fā)育阻滯和妊娠失敗，是造成動物早期胚胎丟失的重要原因。在ZGA期間，胚胎轉(zhuǎn)錄模式發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變的同時也伴隨著劇烈的表觀遺傳重編程，包括染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)、染色質(zhì)可及性(chromatin accessibility)、DNA甲基化在內(nèi)的表觀遺傳信息的廣泛變化，其正在重構(gòu)胚胎表觀基因組[1-2]。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，研究人員可以在單細(xì)胞和單堿基的分辨率下，從全基因組水平研究哺乳動物早期胚胎發(fā)育過程中表觀遺傳信息的動態(tài)變化和作用機制。因此，研究ZGA過程中發(fā)生的染色質(zhì)重塑能夠加深對早期胚胎發(fā)育的了解，對于解決胚胎體外培養(yǎng)過程中早期胚胎發(fā)育阻滯、難以發(fā)育至囊胚期的難題，改善胚胎體外培養(yǎng)效率具有重要意義。

1 合子基因組激活

胚胎發(fā)育早期，合子基因組在一定時間內(nèi)保持沉默，由卵母細(xì)胞所提供的mRNA和蛋白質(zhì)調(diào)控發(fā)育的初始階段，這種調(diào)控稱為母體效應(yīng)(maternal effect)。而在受精卵分裂到一定時期，隨著胚胎的不斷發(fā)育，母源蛋白質(zhì)和mRNA逐漸被消耗降解[3]，合子基因組被激活并表達(dá)，胚胎發(fā)育由母體效應(yīng)控制轉(zhuǎn)變?yōu)榕咛プ陨淼幕蚪M控制。初始階段由母體提供的基因產(chǎn)物指導(dǎo)母源mRNA的降解，而后期合子產(chǎn)生的蛋白質(zhì)和microRNA能夠提高母源mRNA的降解效率[4-6]。母源到合子的過渡(maternal-to-zygotic transition，MZT)對發(fā)育至關(guān)重要，其可協(xié)調(diào)細(xì)胞分裂和ZGA，為細(xì)胞分化和進(jìn)一步發(fā)育做好準(zhǔn)備。ZGA是哺乳動物植入前胚胎發(fā)育過程中發(fā)生的最明顯的轉(zhuǎn)錄變化之一，正是在這一發(fā)育階段，動物細(xì)胞開始獲得不同的命運和特定的形態(tài)。在大多數(shù)哺乳動物中，基因組的激活是逐步進(jìn)行的，ZGA過程一般由兩個階段組成：第一個階段是最早轉(zhuǎn)錄活動的起始期，又稱為次要的合子基因激活期(minor ZGA)，此時某些合子基因已經(jīng)開始轉(zhuǎn)錄；另一個階段是主要的合子基因激活期(major ZGA)[7-8]。在小鼠早期胚胎發(fā)育過程中，minor ZGA起始于1-細(xì)胞中晚期，主要轉(zhuǎn)錄一些重復(fù)序列和沒有正常PolyA加尾和剪切的低水平轉(zhuǎn)錄本[9-10]。用RNA聚合酶Ⅱ的可逆抑制劑暫時抑制minor ZGA會導(dǎo)致胚胎發(fā)育停滯在2-細(xì)胞階段[11]。小鼠胚胎內(nèi)major ZGA發(fā)生在2-細(xì)胞晚期，表現(xiàn)為大量基因的正常激活[12]。Graf等[13]發(fā)現(xiàn)，在牛胚胎體外培養(yǎng)過程中，最大比例的基因激活發(fā)生在8-細(xì)胞期，而在4-細(xì)胞前的發(fā)育過程中，僅有少量胚胎基因表達(dá)。且ZGA發(fā)生的時間具有物種特異性，除小鼠以外，在大多數(shù)哺乳動物胚胎中major ZGA發(fā)生在第2～3次卵裂后[14-15](表1)。ZGA過程中，胚胎基因組從幾乎沒有轉(zhuǎn)錄的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)千個基因被轉(zhuǎn)錄的狀態(tài)，這與其他發(fā)育轉(zhuǎn)變有很大的區(qū)別。在其他發(fā)育轉(zhuǎn)變過程中，細(xì)胞的整體轉(zhuǎn)錄水平在很大程度上保持穩(wěn)定，少數(shù)轉(zhuǎn)錄因子足以通過激活部分基因來指示細(xì)胞沿特定譜系發(fā)育的命運。

表1 不同哺乳動物主要合子基因組激活發(fā)生時期

2 染色質(zhì)重塑

真核生物體內(nèi)，染色質(zhì)重塑通過改變核小體位置和結(jié)構(gòu)調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，并通過允許或阻止關(guān)鍵調(diào)控序列與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，進(jìn)而激活或抑制特定基因在不同發(fā)育時期的轉(zhuǎn)錄，從而實現(xiàn)一系列表觀遺傳層面的變化。

2.1 染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)

在真核生物中，染色質(zhì)不以線性分子的形式存在，而是經(jīng)過復(fù)雜而有序的折疊，分層包裝在細(xì)胞核內(nèi)。染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)是表觀遺傳非常重要的組成部分，在配子發(fā)生與早期胚胎發(fā)育的調(diào)控過程中發(fā)揮著非常重要的作用，能夠廣泛參與DNA復(fù)制、DNA修復(fù)、細(xì)胞分裂分化和轉(zhuǎn)錄調(diào)控等過程[16-17]。染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)可以分為染色質(zhì)環(huán)(loop)、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)域(topologically associating domain，TAD)、A/B區(qū)室(A/B compartment)和染色體領(lǐng)地(chromosome territory，CT)等多個層級[18-22](圖1)。Lieberman-Aiden等[19]利用高通量全基因組染色質(zhì)構(gòu)象捕獲 (high input chromosome conformation capture，Hi-C)技術(shù)研究了人類基因組的三維結(jié)構(gòu)，首次提出可以將染色質(zhì)區(qū)域明確分成兩個部分，稱之為A/B compartment。A compartment包含的基因較多，mRNA表達(dá)量相對較高，染色質(zhì)可及性較高，富集激活性修飾H3K36me3，對應(yīng)開放染色質(zhì)區(qū)域；而另一些區(qū)域包含的基因個數(shù)較少，轉(zhuǎn)錄活性也低，稱為B compartment，對應(yīng)封閉染色質(zhì)區(qū)域。TAD結(jié)構(gòu)是指染色質(zhì)上一段連續(xù)的區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)的所有位點之間相互作用頻率很高，但與區(qū)域外位點相互作用極少，一般認(rèn)為TAD結(jié)構(gòu)是染色體空間構(gòu)象基本的結(jié)構(gòu)單元[20]。loop是指由cohesion蛋白介導(dǎo)并與DNA上的CTCF結(jié)合，錨定形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，loop錨定區(qū)域常富含啟動子、增強子和沉默子等調(diào)控元件[22]。 多梳蛋白相關(guān)結(jié)構(gòu)域(polycomb associating domains，PAD)是小鼠初級卵母細(xì)胞中特殊的染色體三維結(jié)構(gòu)。研究人員利用少量細(xì)胞全基因組染色質(zhì)構(gòu)象捕獲(sisHi-C)技術(shù)系統(tǒng)檢測了小鼠卵子發(fā)生各個時期以及早期胚胎發(fā)育過程中的染色體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)伴隨著卵泡的發(fā)育，完全生長的初級卵母細(xì)胞(full-grown oocytes，F(xiàn)GOs)出現(xiàn)了非經(jīng)典的特殊染色體三維結(jié)構(gòu)[23]，經(jīng)典的區(qū)室結(jié)構(gòu)明顯減弱或消失[23-24]，與此同時在近端區(qū)域出現(xiàn)了新的區(qū)室結(jié)構(gòu)，并與由多梳抑制復(fù)合物2(polycomb repressive complex 2，PRC2)催化的抑制性組蛋白修飾H3K27me3標(biāo)記區(qū)域高度吻合。這一結(jié)構(gòu)在初級卵母細(xì)胞發(fā)生生發(fā)泡破裂(germinal vesicle break down，GVBD)時迅速消失，受精后又特異性地出現(xiàn)在早期胚胎的母本基因組中[23]。近年的研究結(jié)果表明，染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)是高度動態(tài)的，其高級結(jié)構(gòu)經(jīng)常由于各種染色質(zhì)重塑復(fù)合體的修飾而改變[25]，染色質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)對于真核生物不同時期生命活動的正常有序進(jìn)行有重要調(diào)控作用。

圖1 染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)[22]Fig.1 The higher-order chromatin structure[22]

2.2 染色質(zhì)可及性

染色質(zhì)可及性是指核內(nèi)大分子與染色質(zhì)化的DNA物理接觸的難易程度，由是否被核小體占據(jù)、染色質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其他染色質(zhì)結(jié)合因子決定。核小體間DNA通常與轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶或帶有連接組蛋白(linker histone)的結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)合，從而調(diào)節(jié)染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和局部染色質(zhì)可及性。雖然可接近(accessible)的染色質(zhì)僅占總基因組序列2%～3%的區(qū)域，但卻含有90%以上的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。核小體和連接組蛋白占位率在基因組范圍內(nèi)呈動態(tài)變化，構(gòu)建了高度動態(tài)的染色質(zhì)可及性圖譜，這對于染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要，反映了生物的調(diào)控能力[26]。染色質(zhì)可及性通過調(diào)節(jié)DNA結(jié)合蛋白的基因組可及性調(diào)控基因在不同時期的表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)，開放染色質(zhì)標(biāo)志著如啟動子、增強子和絕緣子等調(diào)控元件與細(xì)胞內(nèi)特定轉(zhuǎn)錄因子相互作用，精細(xì)調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄活性，從而確定了賦予細(xì)胞身份和功能的細(xì)胞特異性基因表達(dá)模式，指導(dǎo)細(xì)胞的發(fā)育和凋亡[27-28]。

2.3 染色質(zhì)重塑常用研究方法

近年來，隨著單細(xì)胞及微量細(xì)胞基因組測序技術(shù)的高速發(fā)展，使得研究早期胚胎表觀遺傳動態(tài)變化成為可能。Hi-C技術(shù)通過將空間結(jié)構(gòu)鄰近的DNA片段進(jìn)行交聯(lián)，并富集交聯(lián)的DNA片段進(jìn)行高通量測序，解析全基因組范圍內(nèi)染色質(zhì)片段間的相互作用。通過改進(jìn)Hi-C方法，研究人員僅需要少量細(xì)胞就能夠從全基因組水平了解哺乳動物早期胚胎發(fā)育中的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化規(guī)律[29]。而目前人們主要利用DNase-seq、ATAC-seq及COOL-seq這幾種技術(shù)研究染色質(zhì)可及性。DNase-seq技術(shù)利用DNase Ⅰ內(nèi)切酶切割無核小體包裝的裸露DNA，對酶切下來的DNA小片段建庫測序，得到DNase Ⅰ超敏位點DHS[30]；ATAC-seq技術(shù)利用Tn5轉(zhuǎn)座酶不能進(jìn)入核小體連接致密的地方，但能進(jìn)入松散的區(qū)域并切割下暴露的DNA[31]；COOL-seq技術(shù)則是利用M.CviP Ⅰ甲基化酶在體外對細(xì)胞核進(jìn)行甲基化，進(jìn)而通過檢測GCH(GCA/GCC/GCT)位點甲基化水平表示染色質(zhì)可及性。其中，COOL-seq技術(shù)實現(xiàn)了在單細(xì)胞分辨率上對細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組、基因組甲基化及染色質(zhì)開放狀態(tài)等多層次的分析，具有很高的靈敏性，能夠準(zhǔn)確檢測出染色質(zhì)的開放狀態(tài)，并能夠?qū)⑷旧|(zhì)關(guān)閉狀態(tài)與假陰性相區(qū)分。據(jù)報道，COOL-seq技術(shù)在小鼠附植前胚胎單細(xì)胞全基因組的平均覆蓋率為12.5%，將單細(xì)胞數(shù)據(jù)合并時覆蓋率可以達(dá)到77.6%[32]，高于ATAC-seq等方法獲得的數(shù)據(jù)。

3 ZGA過程中發(fā)生的染色質(zhì)重塑

在ZGA前，胚胎表觀基因組呈現(xiàn)出十分特殊的狀態(tài)，其特征包括缺乏異染色質(zhì)或存在不成熟的異染色質(zhì)狀態(tài)、非轉(zhuǎn)錄依賴的激活性修飾廣泛建立，高度松散的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)及非轉(zhuǎn)錄依賴的開放染色質(zhì)廣泛出現(xiàn)[33]。受精卵在胚胎發(fā)育早期經(jīng)歷了一系列的染色質(zhì)重編程事件，事實上，在哺乳動物胚胎植入前發(fā)育過程中，染色質(zhì)重塑對于表觀遺傳重編程及消除配子特異性信號以將終末分化的配子轉(zhuǎn)化為全能狀態(tài)至關(guān)重要[34]。

3.1 染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)在ZGA過程中的動態(tài)變化

在小鼠的受精卵中，三維染色質(zhì)結(jié)構(gòu)大部分缺失，并在植入前發(fā)育過程中逐漸建立，這促進(jìn)了后期胚胎中染色質(zhì)的遠(yuǎn)距離相互作用。受精后，合子基因組發(fā)生整體去甲基化和抑制性組蛋白的減少，與松弛染色質(zhì)相關(guān)的表觀遺傳因子在小鼠受精卵中更為豐富，而與染色質(zhì)壓縮有關(guān)的因子在ZGA期間變得更加普遍，表明在ZGA前胚胎中的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)更為松散[35]。一般而言，小鼠早期胚胎的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征在于染色質(zhì)高度分散[36-37]，不存在異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域和TAD結(jié)構(gòu)域[38-39]，組蛋白乙?；胶腿旧|(zhì)遷移率較高[40-41]；而且?guī)缀跛形锓N中，受精后染色質(zhì)都處于高度松散的狀態(tài)，這種高度松散的染色質(zhì)狀態(tài)為母源轉(zhuǎn)錄提供了獨特的調(diào)控環(huán)境，這對于支持major ZGA發(fā)生前的卵裂期胚胎發(fā)育至關(guān)重要。實際上，去除小鼠受精卵內(nèi)組蛋白H3K9和H3K4去甲基化酶LSD1會導(dǎo)致異染色質(zhì)過早形成，從而干擾了發(fā)育進(jìn)程，導(dǎo)致胚胎發(fā)育阻滯在2-細(xì)胞階段[38]。最近的研究結(jié)果表明，這種高度松散的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)有可能與ZGA的某些關(guān)鍵基因(如Zscan4)的表達(dá)相關(guān)[35]，但這種松散的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是否是卵裂期胚胎保持全能性所必需的還有待進(jìn)一步探索。

染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑的機制在不同物種中有所不同。如小鼠胚胎中TAD的建立取決于DNA復(fù)制，而人類胚胎中TAD的建立需要ZGA[39,42]。此外，在小鼠初級卵母細(xì)胞中，TAD和loop結(jié)構(gòu)較弱，沒有經(jīng)典的區(qū)室結(jié)構(gòu)，但是出現(xiàn)了特殊的PAD結(jié)構(gòu)域[36]。 而第二次減數(shù)分裂中期(metaphase Ⅱ，MⅡ)，卵母細(xì)胞因處于減數(shù)分裂中期而呈現(xiàn)均一的染色質(zhì)構(gòu)象，缺乏TAD、PAD和區(qū)室結(jié)構(gòu)[23,39]。 相比之下，小鼠精子既存在TAD，又存在區(qū)室結(jié)構(gòu)[36]，且精子基因組還存在頻繁的超長程相互作用(>4 Mb)和染色體間相互作用[43]。受精后，小鼠胚胎中父母本的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)均迅速解聚，合子染色質(zhì)處于一種高度松散的狀態(tài)，但父母本的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)在空間上彼此分離并顯示出明顯的區(qū)室化，這種等位基因的分離和區(qū)室化會一直保持到8-細(xì)胞階段[44]。與小鼠不同的是，由于染色質(zhì)調(diào)控因子CTCF的表達(dá)水平下調(diào)，人類精子缺乏TAD。但在人類胚胎發(fā)育過程中，染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)在ZGA前同樣極其松散，且TAD和A/B區(qū)室也是逐漸建立的(圖2)[45]。

圖2 植入前胚胎發(fā)育過程中的動態(tài)染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)[45]Fig.2 Dynamic chromatin structures during preimplantation embryo development[45]

Li等[46]利用Hi-C技術(shù)研究豬胚胎植入前發(fā)育過程的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化發(fā)現(xiàn)，相較于小鼠，在豬的早期胚胎中>10 Mb的區(qū)室結(jié)構(gòu)域(即超級結(jié)構(gòu)域)更為普遍。TAD和A/B區(qū)室結(jié)構(gòu)等染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)在豬胚胎植入前發(fā)育過程中逐漸建立，尤其是ZGA之后，且建立的模式與小鼠相似。值得注意的是，在豬的孤雌與孤雄胚胎早期發(fā)育過程中染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)建立的模式與體外受精(IVF)胚胎十分不同，尤其是在ZGA過程中，這些胚胎出現(xiàn)了強烈的去區(qū)室化，且TAD建立的速度也要慢得多，這可能是導(dǎo)致豬胚胎發(fā)育阻滯的原因。

3.2 染色質(zhì)可及性在ZGA過程中的動態(tài)變化

染色質(zhì)介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄抑制狀態(tài)可能有助于選擇性地調(diào)節(jié)胚胎內(nèi)啟動子活性，在確保正常時空發(fā)育的同時抑制非必需基因的表達(dá)[12]。對小鼠早期胚胎發(fā)育研究發(fā)現(xiàn)，小鼠胚胎染色質(zhì)可及性在合子期相較于配子顯著增加，在合子后期降低，然后在2-～4-細(xì)胞期再次增強[32]。 而Wu等[47]利用ATAC-seq技術(shù)研究表明，小鼠早期胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)可及性逐漸增強，且早期胚胎的啟動子和轉(zhuǎn)錄終止位點染色質(zhì)可及性都較高。除此之外，在minor ZGA時期，MuERV-L等促進(jìn)ZGA特異性基因表達(dá)的重復(fù)序列有很強的轉(zhuǎn)錄活性和染色質(zhì)可及性[9,47-48]。與小鼠不同的是，在人類早期胚胎發(fā)育過程中，受精卵染色質(zhì)可及性低于卵子，而胚胎染色質(zhì)可及性從合子期開始降低，直到8-細(xì)胞階段后再次增強，且從胚胎合子期開始父本基因組的染色質(zhì)比母本基因組的染色質(zhì)更加開放，這種狀態(tài)一直維持到4-細(xì)胞期[49]。Oct4和Sox2的結(jié)合基序在人ZGA階段開放的染色質(zhì)區(qū)域上明顯富集，而在小鼠ZGA時期并不富集。敲低Oct4后，約25%的人ZGA基因表達(dá)下調(diào)，而小鼠的ZGA基因基本不受影響[50-51]。

人和小鼠早期胚胎發(fā)育過程中的染色質(zhì)可及性變化也存在一些共同點。研究發(fā)現(xiàn)，人2-細(xì)胞期胚胎中存在廣泛的開放染色質(zhì)區(qū)域，這些區(qū)域富集在富含CpG的啟動子區(qū)域，而這種啟動子區(qū)的提前開放可能與未來的ZGA相關(guān)。某些遠(yuǎn)端非啟動子區(qū)染色質(zhì)可及性也較強，然而這些開放染色質(zhì)區(qū)域隨著ZGA的發(fā)生會大量消失，胚胎細(xì)胞在新的調(diào)控元件上建立開放染色質(zhì)區(qū)域；1-～4-細(xì)胞期胚胎遠(yuǎn)端開放染色質(zhì)區(qū)域傾向于出現(xiàn)在母本基因組特異的DNA低甲基化區(qū)域[52]。在小鼠早期胚胎中，開放染色質(zhì)也常出現(xiàn)在大片低甲基化的部分甲基化區(qū)域(partially methylated domain，PMD)[53]，并常帶有參與抑制轉(zhuǎn)錄的特殊組蛋白修飾H3K4me3(呈非經(jīng)典的寬峰形式)。這些非經(jīng)典的修飾很多位于基因間區(qū)和遠(yuǎn)端區(qū)域，在ZGA后，這種非經(jīng)典H3K4me3修飾被擦除并建立經(jīng)典模式[54]，同時伴隨著遠(yuǎn)端PMD區(qū)域染色質(zhì)的關(guān)閉，而在增強子區(qū)域重建開放染色質(zhì)區(qū)域，但啟動子區(qū)域的開放染色質(zhì)被保留[53]。研究人員提出，這種早期胚胎基因組激活前特有的開放染色質(zhì)區(qū)域可能作為一種特殊的染色質(zhì)海灣暫時儲存轉(zhuǎn)錄因子，而在ZGA過程中這些位點被關(guān)閉，轉(zhuǎn)錄因子可以釋放至啟動子區(qū)域參與ZGA[52]。這種在人和小鼠胚胎發(fā)育中保守的染色質(zhì)可及性變化規(guī)律對于早期胚胎的基因組沉默以及隨后發(fā)生的ZGA都具有重要作用。

對牛胚胎體外培養(yǎng)過程染色質(zhì)可及性變化的研究發(fā)現(xiàn)，早在2-細(xì)胞期，部分開放染色質(zhì)區(qū)域就已經(jīng)出現(xiàn)并一直持續(xù)到桑椹胚時期。實際上，在2-和4-細(xì)胞期，持續(xù)的開放染色質(zhì)區(qū)域比階段特異性的開放染色質(zhì)區(qū)域更頻繁地出現(xiàn)在基因組，這些持續(xù)的開放染色質(zhì)區(qū)域富集CTCF結(jié)合位點，可能為major ZGA提供了穩(wěn)定的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)；而在8-細(xì)胞期胚胎中，開放染色質(zhì)富集在與發(fā)育控制相關(guān)的同源盒(homeobox)基因轉(zhuǎn)錄位點。因此，在早期胚胎發(fā)育過程中，母體和胚胎因素共同為major ZGA建立合適的染色質(zhì)開放狀態(tài)。除此之外，通過比較不同物種胚胎植入前發(fā)育過程中開放染色質(zhì)變化發(fā)現(xiàn)，與小鼠相比，牛和人的ZGA模式更加相似[55]。對牛體內(nèi)胚胎植入前發(fā)育過程中染色質(zhì)可及性特征的研究也發(fā)現(xiàn)，2-和4-細(xì)胞期胚胎的染色質(zhì)可及性處于較低的水平，而在8-細(xì)胞期，即major ZGA發(fā)生期間顯著增加[56]。

4 展 望

在早期胚胎發(fā)育過程中，隨著ZGA的發(fā)生，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)總體上變得更加緊湊，能夠?qū)NA結(jié)合蛋白限制在開放染色質(zhì)區(qū)域，而局部染色質(zhì)可及性的增加促進(jìn)了轉(zhuǎn)錄因子(小鼠胚胎中為Dppa2、Dppa4、Nfy、Dux，人胚胎中為Oct4、Dux4)與DNA相結(jié)合，允許特定基因的轉(zhuǎn)錄[4,50,57-60]。因此，染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化和染色質(zhì)可及性的局部改變共同為合子基因組的激活與表達(dá)做好準(zhǔn)備。哺乳動物早期胚胎發(fā)育過程中表觀遺傳發(fā)生了劇烈的變化，染色質(zhì)重塑是重要的表現(xiàn)形式，且其他表觀遺傳修飾的重編程與染色質(zhì)重塑過程密切相關(guān)。早期胚胎發(fā)育過程中的表觀遺傳重編程是一個精確調(diào)控的過程，在轉(zhuǎn)錄因子特異性調(diào)控下，大多數(shù)表觀遺傳標(biāo)記發(fā)生重建。近年來，由于單細(xì)胞高通量測序技術(shù)的發(fā)展，對植入前胚胎發(fā)育過程中發(fā)生的表觀遺傳變化有了更深的理解，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)錄因子在表觀遺傳模式轉(zhuǎn)換中發(fā)揮著重要作用，但仍有很多問題目前尚未解決。如目前并不清楚在基因組不同位置上轉(zhuǎn)錄因子如何調(diào)控表觀遺傳重編程，以及這些表觀遺傳修飾如何影響基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控。而細(xì)胞命運的轉(zhuǎn)變需要多種表觀遺傳的協(xié)同調(diào)控，因此，研究哺乳動物ZGA過程中染色質(zhì)重塑將為了解細(xì)胞命運轉(zhuǎn)變和精準(zhǔn)調(diào)控早期胚胎發(fā)育提供新的理論依據(jù)。相關(guān)機制的揭示可為開發(fā)減少ZGA異常、保障哺乳動物早期胚胎正常發(fā)育的技術(shù)措施提供依據(jù)。