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科研动态

水生所发现斑马鱼原始生殖细胞特化形成的新机制

  原始生殖细胞(Primordial germ cell, PGC)是发育过程中最早建立的一群生殖细胞。作为最早形式的生殖干细胞,PGC是有性生殖动物生殖发育的基础,因而受到了广泛的关注。PGC的形成目前有两种学说,第一种是以小鼠和人为代表的“后成论”,PGC由其周围细胞分泌的信号诱导形成;第二种是以模式生物斑马鱼、果蝇及线虫等为代表的“先成论”,PGC是由卵母细胞生殖质(Germ plasm)决定,早期胚胎发育过程中获得生殖质组分的细胞将特化为PGC 

  斑马鱼生殖质在早期胚胎卵裂过程中逐渐向分裂沟处聚集,生殖质聚集障碍会导致PGC无法特化形成,说明生殖质聚集对PGC特化是必需的。但目前对机体如何调控生殖质聚集所知甚少。 

  总站|金沙集团1755app下载研究所胡炜研究员团队研究发现sinhcaf基因敲除的斑马鱼胚胎特化形成的PGCs数目减少,成年后性别偏向雄性,而sinhcaf过表达胚胎特化形成的PGCs数目增加,成年后性别偏向雌性。敲除家系中异位过表达sinhcaf可恢复突变体中PGCs数目和性别比例。对sinhcaf调控斑马鱼PGC形成的分子机制进行研究,发现Sinhcaf是组蛋白去乙酰化酶复合体的组分之一,敲除sinhcaf后引起斑马鱼FG时期卵泡中组蛋白3乙酰化水平显著升高,伴随着驱动蛋白家族基因kif26ab表达显著下降,CHIP实验表明Sinhcaf能靶向结合在驱动蛋白基因kif26ab的转录调控区,且突变体中kif26ab转录调控区的组蛋白3乙酰化水平上调,体外实验发现Sinhcaf可促进kif26ab启动子驱动的基因转录,表明Sinhcaf kif26ab基因转录激活有直接调控作用。敲降kif26ab基因出现与sinhcaf敲除相似的表型,即聚集到分裂沟处的生殖质含量显著减少;而过表达kif26ab能部分拯救sinhcaf敲除导致的生殖质聚集障碍。 

  以上发现表明斑马鱼的生殖质聚集和PGC特化需要Sinhcaf介导的组蛋白去乙酰化的调控作用,并进一步证实该调控作用是通过靶向激活驱动蛋白因子kif26ab的转录而实现(1)。相关成果于59日以Sinhcaf-dependent histone deacetylation is essential for primordial germ cell specification为题在EMBO Reports上发表。该原创发现扩展了目前对组蛋白去乙酰化过程的生物学功能认知,对于深入理解PGC特化形成的分子机制以及组蛋白去乙酰化在生殖干细胞形成及发育中的生物学功能有重要意义。 

1 Sinhcaf通过kif26ab调控斑马鱼生殖质聚集和PGC特化的作用模式图 

  水生所胡炜研究员为论文通讯作者,陶彬彬博士和胡红玲博士为论文共同第一作者, 加拿大渥太华大学Vance Trudeau教授,水生所朱作言院士、孙永华研究员、葛峰研究员、罗大极研究员、陈戟博士及博士研究生陈露参加了该研究工作。该研究得到国家自然科学基金创新研究群体、中国科学院战略性先导科技专项(A类)、中科院国际伙伴计划及国家重点研发计划等项目的资助。 

  原文链接:https://www.embopress.org/doi/abs/10.15252/embr.202154387 

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