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    中国科学家在人类原始生殖细胞的基因表达和DNA甲基化模式上获得重要发现

    日期 2015-06-10   来源:生命科学部   作者:谷瑞升 田艳艳 杜生明  【 】   【打印】   【关闭

      2015年6月4日,Cell杂志以封面文章形式在线发表了北京大学乔杰课题组和汤富酬课题组的合作研究文章“The Transcriptome and DNA Methylome Landscapes of Human Primordial Germ Cells”。该研究工作系统地研究了人类多个发育阶段原始生殖细胞(PGC)的转录组和DNA甲基化组,发现人类原始生殖细胞不同于小鼠原始生殖细胞的关键独特特征。

      基因组DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰方式,是调控细胞分化过程中基因表达的主要机制之一。它虽然不改变基因序列但可以遗传给后代,而且,易受外界环境的影响而发生改变,在胚胎发育、干细胞分化及癌症的发生等方面发挥着重要作用。

      原始生殖细胞产生于胚胎发育的早期,是发育为成熟的精子和卵母细胞的前体细胞。该研究发现:人类原始生殖细胞在发育过程中会经历大规模的DNA甲基化擦除,在胚胎发育到第10-11周时,DNA甲基化水平降至最低点,仅有7%左右保留下来。这是人类所有已知类型的体内正常细胞中DNA甲基化程度最低的细胞类型,说明原始生殖细胞DNA甲基化组具有鲜明的独特性。虽然人类原始生殖细胞基因组中绝大部分区域的DNA甲基化被完全擦除,但在一些重复序列元件上仍然残留大量DNA甲基化,尤其是微卫星序列ALR以及一些进化上比较年轻的元件,为人类隔代遗传现象的表观遗传分析提供了有用的线索。研究同时发现了人类植入后雌性胚胎X染色体失活和激活的特征,并揭示了人类原始生殖细胞早期发育基因的表达特征。

      该项工作为研究人类生殖细胞的表观遗传调控、早期胚胎全能性的建立、干细胞向精卵定向分化以及DNA甲基化的隔代遗传等问题提供了理论基础,对辅助生殖技术的安全性评估、生殖内分泌与代谢性疾病是否会遗传给后代或隔代遗传,以及临床上生殖细胞发育异常相关疾病等研究具有重要指导意义。

      该论文的第一标注为国家自然科学基金重点项目(31230047)、优秀青年基金(31322037)及面上项目(31271543)。