表觀遺傳修飾包括DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質可及性和染色質高級結構等，它們在基因的表達調控中發揮重要作用。人類精子和卵細胞的染色質表觀修飾狀態存在很大差異。在受精后的早期胚胎里，來自精子的父源染色質和來自卵細胞的母源染色質會經歷劇烈的表觀遺傳修飾重編程，最終達到兩者類似的模式。人類胚胎的合子基因組在8-細胞階段才開始激活，轉錄產生大量的合子RNA調控胚胎發育。合子基因組激活（zygotic genome activation, ZGA）是早期胚胎發育中的關鍵生物學事件。然而，父源和母源基因組是否在人類ZGA中發揮不同的作用目前尚不清楚。

　　近日，中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）劉江研究組與山東大學陳子江院士團隊合作在Cell Discovery 雜志上發表題為“Human zygotic genome activation is initiated from paternal genome”的研究論文，揭示父源和母源基因組在人類ZGA中的作用差異，發現人類的ZGA起始于父源基因組。

　　該研究通過對人類孤雄、孤雌單倍體早期胚胎進行轉錄組比較分析，探究人類父源和母源基因組在調控胚胎基因表達上的異同點。研究結果揭示人類ZGA在孤雄和二倍體胚胎的8-細胞階段啟動，但在孤雌胚胎的桑葚胚階段才開始。對胚胎各個階段發育時間的觀察結果顯示人類孤雌和孤雄胚胎的發育時相相似，排除了孤雌胚胎發育延遲的可能性。不同于人類胚胎，小鼠胚胎的ZGA在孤雄、孤雌胚胎的同一階段發生，說明孤雄胚胎的ZGA先于孤雌胚胎是人類特異的現象。進一步的機制探索發現，靈長類特異的轉錄因子ZNF675在人類ZGA中發揮重要作用，在8-細胞階段，ZNF675在孤雄胚胎中特異性高表達。另外，孤雄特異性高表達的LSM1對人類母源RNA降解和ZGA也很重要。ZNF675與LSM1的孤雄特異性高表達與孤雄特異的染色質可及性相關聯。更重要的是，人類二倍體胚胎的轉錄組數據也支持ZNF675與LSM1的父源特異性表達。綜上所述，該研究結果發現人類的ZGA起始于父源基因組。該成果為我們理解人類親本基因組在調控早期胚胎發育中的異同點提供有力的依據和資源。

　　中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）博士研究生袁慎立和詹堅鴻及山東大學生殖醫學研究中心助理研究員張京業為本文共同第一作者，山東大學陳子江院士、吳克良教授、趙涵教授及中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）劉江研究員和高磊副研究員為本文的共同通訊作者。該研究得到來自科技部、國家自然科學基金委和中國科學院等項目的資助。

人類孤雌、孤雄胚胎的基因表達差異及內在調控機制

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