卵子独特表观遗传状态机制获揭示

中国科学院生物物理研究所朱冰研究小组发现，斯特拉是卵细胞基因组中正常建立DNA甲基化水平的第一个保证因素。相关论文最近发表在《自然》杂志上。

雌性哺乳动物一生只能提供有限数量的卵子。卵子的DNA甲基化水平非常低，只有精子和大多数终末分化体细胞的一半。然而，尚不清楚卵子的这种独特的DNA甲基化状态是如何形成的，哪些因素调节它，以及它有什么生物学意义。

研究人员从小鼠卵细胞的cDNA文库中筛选并鉴定了一个新的DNA甲基化调控基因斯特拉。这一次，研究人员探索了斯特拉在卵母细胞成熟过程中的功能，发现斯特拉可以通过一个活跃的核转运过程来阻止超高频1在卵母细胞核中的积累。在斯特拉敲除雌性小鼠的卵母细胞中，超高频1核出现异常积累和过量的DNA甲基化，使成熟卵母细胞基因组的甲基化水平加倍，达到与精子DNA甲基化水平相似的水平。这项研究发现了保护鸡蛋独特甲基化状态的第一个调节因素。

此外，研究发现，由斯特拉缺失引起的异常高甲基化主要发生在沉默的基因组区域，这严重影响成熟卵的质量和受精后两细胞胚胎母体基因组的激活。因此，母体基因组独特的甲基化谱对发育至关重要，并揭示了卵子基因组独特的低甲基化状态的生物学意义。

该研究发现，脱氧核糖核酸1负责催化斯特拉缺失的卵细胞中的异常甲基化。这一发现改写了教科书中对脱氧核糖核酸甲基化酶的分类。更重要的是，它为在体内已经退出细胞周期的许多细胞类型(如卵母细胞和神经元)中DNMT1高表达的功能性解释提供了线索，并且对于在衰老过程中负责DNMT的DNA甲基化的重要性具有重要的意义。(科尔津)

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0751-5

中国科学新闻(2018-12-04，第一版集锦)