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技术文章
组蛋白H3表达调节亲代胚胎的转变，胎牛血清助力科研
点击次数：3665 发布时间：2023/4/15 21:55:13
细胞学研究离不开胎牛血清供给营养。胎牛血清的品质一定程度上影响了实验结果的稳定。
受精卵如何经过分裂和分化成为一个高度组织化的胚胎，这是一个基本但重要的发育生物学问题。一方面，配子发生是终端细胞分化途径之一。另一方面，受精后，受精卵重新获得全能性。在这些过程中，表观遗传信息被广泛而有力地建立、消除和重置。随后，胚胎细胞通过激活谱系特异性基因，以及抑制非谱系基因以防止其异位表达来获得不同的细胞命运。这种基因表达程序是由染色质结构和组装介导的，以限制细胞的可塑性。
组蛋白是染色质的主要蛋白质成分，对特定染色质结构的建立和维持至关重要，与不同的细胞命运相关。典型或复制偶联(RC)组蛋白(即H3、H4、H2A和H2B)在S期表达，主要在DNA复制过程中被纳入基因组。在后生动物中，已经发现了几种组蛋白H3变异，其中包括复制变异H3和替换变异H3.3。组蛋白变体通常是复制无关的(RI)，在整个细胞周期中表达，并调节多种生物过程。单细胞生物如酵母只具有H3.3样组蛋白，而后生动物同时具有H3.3-和H3-样组蛋白，这表明H3可能在后生动物发育中起着更特殊的作用，例如调节不同的细胞命运。其中H3为RC组蛋白，H3.3为RI组蛋白变体。
后生动物RC组蛋白通常由在多个染色体位置发现的基因簇编码。例如，人类基因组在两条染色体上有14个组蛋白H3基因，而秀丽隐杆线虫基因组在四条染色体上有15个组蛋白H3基因。此外，H3和H3.3的氨基酸序列有97%的相似性，是所有真核生物中最保守的两种蛋白质。然而，H3和H3.3在第31位和第87 - 90位氨基酸的主序列不同，与组蛋白伴侣的相互作用不同，基因组分布也不同。在功能上，H3.3通常与活性转录相关，并富含翻译后修饰(PTMs)，如H3K36me2和H3K4me3。相反，与抑制性染色质相关的PTMs，如H3K27me2/3和H3K9me2/3，优先发生在H3上。此外，最近对几种生物的研究表明，H3.3在小鼠、果蝇和非洲爪蟾的配子发生和早期胚胎发育过程中发挥保守作用。在秀丽隐杆线虫中，去除H3.3并不致命，但会降低生育力和生存能力以应对压力。
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由于多个H3基因组位点的位置分散和序列相似性高，由于缺乏精确的遗传工具，确定单个组蛋白H3基因的贡献仍然是一个挑战。
利用crispr - cas9介导的基因编辑技术，近日的一项研究，报道了秀丽隐杆线虫配子发生和胚胎发生过程中组蛋白H3基因的内源性表达模式和发育作用，并将其与组蛋白变体H3.3进行了比较。
相关研究发表在《Science Advances》上，文章标题为：“Developmentally programmed histone H3 expression regulates cellular plasticity at the parental-to-early embryo transition”。
研究人员发现H3.3和H3分别富集于与H3K36me2和H3K27me2/3相关的染色质区域。与这些共定位差异一致的是，敲除H3基因的等位基因导致H3K27me2/3减少而H3K36me2增加。最后，研究人员为胚胎发生过程中从H3.3-到h3富集表观基因组的变化作为一种机制来限制细胞在谱系规范上的发育潜力的假设提供了证据。
总之，该项研究结果揭示了多个组蛋白H3基因表达的发育程序性变化，这些基因独特地有助于限制胚胎可塑性，并在配子体发生期间调节染色质组装。
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原创作者：北京缔一生物科技有限公司
