我区省部共建国家重点实验室揭示Dppa2/4调控胚胎基因组激活的分子信号途径

    近日，省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室左永春教授课题组和李雪玲教授课题组合作在国际生物信息学权威期刊《生物信息学简介》(Briefings in Bioinformatics)上发表了题为“Dppa2/4作为信号通路的触发器，通过与CG富集区结合促进合子基因组激活”（Dppa2/4 as a trigger of signaling pathways to promote zygote genome activation by binding to CG-rich region）”的最新科研成果。该研究成果，详细阐述了Dppa2/4调控胚胎基因组激活的分子生物学途径。
    此项研究得到国家自然科学基金（62061034, 61702290, 61861036）、内蒙古杰出青年培育基金（2017JQ04）和内蒙古青年科技英才（NJYT-18-B01）等项目支持。
    早期的胚胎发育是影响草原家畜生殖调控与繁育幼崽率、发育质量、出生存活率的关键因素，从发育生物学的科学角度深入探究哺乳动物早期胚胎发育的基本分子调控机制，对于进一步解析草原家畜的生殖调控与繁育机理，深入挖掘内蒙古草原畜牧业动物种质资源、提高牛羊大动物的受精率、妊娠率和出生存活率，加快精准育种速度，提升我区畜牧业国际竞争力具有重要的理论意义。
    哺乳动物的生命起始于精卵融合，随着受精卵形成，母源性mRNA逐渐降解，胚胎基因组的转录表达启动，该过程称为胚胎基因组激活（EGA）或合子基因组激活（ZGA）。胚胎基因组激活是胚胎发育的第一个关键的协同分子事件，该过程的精确激活对于胚胎正常发育至关重要。随着研究的深入，已经确定了几种在ZGA过程中发挥关键作用的因子，例如仅在ZGA小波中表达的转录因子（TF）Dux被发现可以进一步结合并激活许多包括Zscan4c、内源性逆转录病毒MERVL在内的下游ZGA相关转录本。随着Dppa2和Dppa4在ZGA过程中的作用被广泛关注，越来越多的研究发现Dppa2/4可以作为Dux上游触发器在ZGA激活中发挥作用。但是，对于这两个因子如何驱动复杂的ZGA转录调控事件及其是否存在协同调控作用仍然缺乏清晰的认识。
    该科研团队深入挖掘了Dppa2/4在ZGA过程中的作用机制，发现Dppa2/4通过与近端启动子的富含CG的区域（0-500 bp）结合来调节大多数信号通路，其中包括ZGA的决定性信号通路，如Hippo、MAPK和TGF-beta信号通路等。另外这两个因子在调节细胞多能性方面具有协同调控作用，二者的同时过表达可以使诱导多能性干细胞更接近胚胎干细胞。在Dppa2/4单敲或双敲除的胚胎干细胞中，除了已经证明是Dppa2/4下游靶基因的Dux被完全沉默外，Alppl2的表达同样被完全沉默，表明Alppl2可能是除了Dux以外Dppa2/4的另一个新的下游因子。科研团队利用免疫荧光染色显示Alppl2在小鼠ZGA过程中显著激活，进一步表明Alppl2可能作为ZGA信号通路的候选驱动因子直接由Dppa2/4调控，进而促进植入前胚胎发育。 
    论文链接：
    https://academic.oup.com/bib/advance-article/doi/10.1093/bib/bbaa342/6034044#219369022