中國科學院北京基因組研究所劉江團隊與山東大學附屬生殖醫(yī)院陳子江團隊合作，首次揭示了人類早期胚胎中的染色體三維結構的動態(tài)變化，并發(fā)現染色質調節(jié)蛋白CTCF對于早期胚胎發(fā)育中TAD結構的重要調控功能，為進一步揭示人類胚胎發(fā)育機制提供了理論基礎。研究論文日前在線發(fā)表于《自然》雜志上。

　　人類個體發(fā)育從受精卵開始，逐漸分裂分化形成一個含有上百種細胞類型、多種器官的復雜有機體。但人類精子和卵子受精后，細胞核中的染色體結構如何變化？哪些生物學分子會影響胚胎中的染色體結構變化？一直以來未找到答案。

　　據介紹，染色體三維結構是重要的表觀遺傳因素，與基因的表達調控密切相關。三維結構是由拓撲相關結構域（TAD）基本單元構成的。此次研究發(fā)現，在成熟的人類精子中沒有TAD結構且沒有檢測到染色質調節(jié)蛋白CTCF，這與在小鼠精子中的情況完全不同。受精后，胚胎中TAD結構非常模糊，在后續(xù)的胚胎發(fā)育中染色體逐漸建立清晰的TAD結構。值得注意的是，不同于小鼠胚胎和果蠅胚胎，在人類早期胚胎中，阻斷合子基因組激活可抑制TAD結構的建立。

　　研究人員進一步分析發(fā)現，CTCF蛋白在合子基因組激活之前表達量非常有限，在TAD結構出現的合子基因組激活時期表達量會迅速上升。在胚胎中敲低CTCF蛋白可導致TAD結構顯著變弱。這表明，在合子基因組激活時，CTCF蛋白的表達對于人類早期胚胎的TAD結構建立至關重要。

　　該研究對精子及人類早期胚胎發(fā)育過程中的染色體結構動態(tài)變化情況進行了描繪，對于深入理解人類胚胎發(fā)育有重要的理論和臨床意義。（記者王瀟雨）