人类胚胎特有染色体结构获揭示 对深入理解人类胚胎发育有重要临床意义

中国科学院北京基因组研究所刘江团队与山东大学附属生殖医院陈子江团队合作，首次揭示了人类早期胚胎中的染色体三维结构的动态变化，并发现染色质调节蛋白CTCF对于早期胚胎发育中TAD结构的重要调控功能，为进一步揭示人类胚胎发育机制提供了理论基础。研究论文日前在线发表于《自然》杂志上。

人类个体发育从受精卵开始，逐渐分裂分化形成一个含有上百种细胞类型、多种器官的复杂有机体。但人类精子和卵子受精后，细胞核中的染色体结构如何变化?哪些生物学分子会影响胚胎中的染色体结构变化?一直以来未找到答案。

据介绍，染色体三维结构是重要的表观遗传因素，与基因的表达调控密切相关。三维结构是由拓扑相关结构域(TAD)基本单元构成的。此次研究发现，在成熟的人类精子中没有TAD结构且没有检测到染色质调节蛋白CTCF，这与在小鼠精子中的情况完全不同。受精后，胚胎中TAD结构非常模糊，在后续的胚胎发育中染色体逐渐建立清晰的TAD结构。值得注意的是，不同于小鼠胚胎和果蝇胚胎，在人类早期胚胎中，阻断合子基因组激活可抑制TAD结构的建立。

研究人员进一步分析发现，CTCF蛋白在合子基因组激活之前表达量非常有限，在TAD结构出现的合子基因组激活时期表达量会迅速上升。在胚胎中敲低CTCF蛋白可导致TAD结构显著变弱。这表明，在合子基因组激活时，CTCF蛋白的表达对于人类早期胚胎的TAD结构建立至关重要。

该研究对精子及人类早期胚胎发育过程中的染色体结构动态变化情况进行了描绘，对于深入理解人类胚胎发育有重要的理论和临床意义。(记者王潇雨)

关键词： 人类胚胎特有染色体