哺乳動物的胚胎發(fā)育起始于單個受精卵細(xì)胞，父母的表觀遺傳記憶信息在通過精子和卵母細(xì)胞傳遞給下一代的過程中，DNA甲基化及去甲基化扮演著極其重要的角色。我國學(xué)者的一項最新研究，在全基因組水平上分析了人類植入前胚胎的DNA甲基化動態(tài)模式，從而在國際上首次實(shí)現(xiàn)了人類早期胚胎發(fā)育過程DNA甲基化調(diào)控機(jī)理的系統(tǒng)研究。7月23日，相關(guān)研究論文在國際頂級期刊《自然》上在線發(fā)表。 

　　此項研究由北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰研究組與北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院湯富酬研究組合作完成。研究人員指出，這一研究的發(fā)現(xiàn)為人們提供了一個全面的人類早期胚胎DNA甲基化調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究框架，對于人類認(rèn)識自身早期胚胎發(fā)育過程中表觀遺傳調(diào)控機(jī)制、輔助生殖技術(shù)的安全性評估與改善、臨床上疑難病例的診治均具有重要意義。 

　　據(jù)介紹，DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾形式，在許多生物學(xué)過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，包括基因表達(dá)調(diào)控、基因印記維持、X染色體失活狀態(tài)維持以及抑制轉(zhuǎn)座子重復(fù)序列的轉(zhuǎn)座等。其中，哺乳動物甲基化組最顯著的全基因組范圍的改變發(fā)生于胚胎植入前發(fā)育過程以及原始生殖細(xì)胞分化、發(fā)育過程。然而，由于技術(shù)上的困難以及所需研究材料的缺乏，研究人員一直無法在全基因組水平上分析人類植入前胚胎的DNA甲基化動態(tài)模式。 

　　研究人員介紹，該研究成果主要體現(xiàn)在5個方面：第一，受精前，精子和卵母細(xì)胞中的DNA甲基化程度均很高，而受精后，父母的表觀遺傳記憶均被大規(guī)模擦除，到植入前的囊胚階段，胚胎的DNA甲基化水平降到最低點(diǎn)。但是在這一全基因組范圍的DNA去甲基化過程中，標(biāo)記著印記基因的DNA甲基化得以精確維持和保留。第二，受精前，精子基因組DNA甲基化程度顯著高于卵母細(xì)胞，而在受精之后，來自精子的父源DNA去甲基化速度快于來自卵母細(xì)胞的母源DNA去甲基化速度。到受精卵晚期，父源DNA甲基化程度已經(jīng)低于母源DNA甲基化程度。第三，受精卵基因組DNA去甲基化過程呈現(xiàn)強(qiáng)烈的異質(zhì)性，在相同發(fā)育階段的不同受精卵中，基因組DNA的甲基化程度有顯著差異。第四，在人類早期胚胎DNA甲基化組的大規(guī)模去甲基化過程中，與進(jìn)化上更年輕、更活躍的轉(zhuǎn)座子相比，進(jìn)化上更古老的轉(zhuǎn)座子重復(fù)序列上的DNA去甲基化程度更徹底。這表明，人類早期胚胎在植入前發(fā)育過程中，在擦去表觀遺傳記憶和抑制轉(zhuǎn)座子重復(fù)序列的轉(zhuǎn)座活性之間巧妙地取得了平衡。第五，首次發(fā)現(xiàn)在人類卵母細(xì)胞中的非CpG位點(diǎn)上存在大量的DNA甲基化，并且發(fā)現(xiàn)基因區(qū)的非CpG位點(diǎn)的甲基化程度跟相應(yīng)基因的表達(dá)成正相關(guān)關(guān)系，說明非CpG位點(diǎn)的甲基化可能參與調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。