人胚胎的形成始于精子细胞对卵母细胞的受精

人胚胎的形成始于精子细胞对卵母细胞的受精。这产生受精卵，原始细胞携带一个拷贝，每个母本和父本基因组。然而，这种遗传信息只有在受精卵分裂几次后才开始表达。但是直到现在才知道这个过程被称为“合子基因组激活”。EPFL科学家刚刚发现，DUX蛋白家族成员负责点燃新生胚胎的基因表达程序。发表于Nature Genetics，这一发现是发育生物学的里程碑。

EPFL的Didier Trono实验室的博士后Alberto de Iaco开始研究一项看似无关紧要的研究，研究患有一种肌营养不良症的患者，其中突变导致肌肉细胞产生一种名为DUX4的蛋白质，这种蛋白质通常仅被检测到在人类胚胎发育的最早阶段。

De Iaco还发现，当DUX4在肌肉细胞中被强制产生时，它会打开在合子基因组激活过程中表达的一整套基因。这是首次表明DUX4可能成为这一开创性事件的关键监管者。

为了证实这一点，研究人员分析了公开数据，以确定在胚胎发育的最初几天内人类基因组的哪些成分被表达。他们发现DUX4是此阶段表达的最早基因之一，在合子基因组激活之前释放出高浓度的蛋白质产物。

与此相关，科学家们可以证明DUX4蛋白与合子基因组激活过程中诱导的基因调控区域结合，刺激它们的表达。

接下来，他们研究了小鼠胚胎干细胞，其中含有DUX4基因的小鼠版本(简称为DUX)。在培养中，这些细胞中的一小部分在任何给定时间内表现出2细胞期胚胎的基因表达模式，然后循环回到更先进的胚胎细胞的特征。但是当EPFL研究人员删除了DUX基因时，这个过程停止了，2细胞阶段样亚群的出现被抑制了。

当EPFL科学家使用CRISPR / Cas9基因组编辑从受精小鼠卵母细胞中去除DUX基因时，最后一条证据就出现了。这完全阻止了合子基因组的活化，并且排除了胚胎的生长超过了前几个细胞分裂。

该研究指向DUX4，并且通过扩展DUX蛋白家族，作为主要调节因子，负责在人类，小鼠和可能所有胎盘哺乳动物的胚胎生命的最早阶段启动基因组表达。

“一个古老的谜团得到了解决，”Didier Trono说。“该研究揭示了什么触发了最终使我们成为现实的遗传程序。它还可以帮助我们了解某些不孕症病例，并可能指导DUX相关肌肉营养不良的新疗法的开发”。

他和他的团队现在对于在我们的胚胎生命的最初几个小时内可以释放出这个主要调节器的短暂而又如此重要的生产的东西感到好奇。

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