武漢大學PLoS Genetics解析減數分裂基因表達
日期：2012-05-30 08:08:01
近日來自武漢大學生命科學學院的研究人員在減數分裂表觀遺傳學調控研究中取得新突破，相關論文“DNA demethylation and USF regulate the meiosis-specific expression of the mouse Miwi”，在線發表于遺傳學領域著名學術期刊《PLoS Genetics》上，并被該雜志選為“Featured Research”。
武漢大學生命科學學院周榮家教授和程漢華教授為這篇論文的共同通訊作者，前者的主要研究方向為早期胚胎發育、分化和器官形成過程中所涉及的眾多基因的時空表達與調控。后者致力于動物及人類分子細胞生物學和分子發育遺傳學方面的研究。博士生侯宇為文章的第一作者。
在各種不同的基因沉默過程中，小分子RNA聯合Argonaute蛋白作為一種序列特異性的指引來調節信使mRNA的穩定性、蛋白的合成、染色質的組構和基因組的結構。在動物中，Argonaute蛋白分為兩種亞家族，其中一種亞家族——Piwi蛋白家族，為無脊椎動物的精子和干細胞的發育所必需。兩種Piwi蛋白家族成員：MILI 和MIWI是小鼠精子形成所必需的，然而直到現在研究人員對于調控Miwi基因表達的機制還不是很清楚。
在這篇文章中，研究人員通過突變分析和轉基因小鼠模型，鑒別了小鼠Miwi基因303bp的近側啟動子區域，這一區域調控了減數分裂過程中從中粗線期（midpachyten）精母細胞到圓形精細胞的特異表達。
研究人員鑒別了Miwi基因核心啟動子內轉錄因子NF-Y（核因子Y）和USF（上游刺激因子）結合位點的特征，發現兩種因子都特異性地結合并激活了Miwi啟動子。近端啟動子三個CpG島的甲基化圖譜揭示CpG島甲基化狀態和生殖細胞類型特異性Miwi表達之間存在顯著的負相關性。在啟動子E2盒（box）內USF結合位點的CpG甲基化抑制了USF的結合。轉基因Miwi-EGFP和內源性Miwi揭示了Miwi-EGFP轉基因小鼠生殖細胞內Miwi的亞細胞共定位模式。此外，Miwi啟動子驅動轉基因的DNA甲基化突破與內源性Miwi啟動子相似，表明Miwi轉基因通過體內甲基化作用發生了表觀遺傳學修飾確保了其時空表達。
新研究通過轉基因小鼠體內甲基亞模式（一種表觀遺傳方式）的研究，建立了探索減數分裂過程及分子細胞學機制的實驗模型, 揭示了Miwi基因在減數分裂過程中時空表達的表觀遺傳調控機制。有助于探索二倍體向單倍體細胞的分化機制，以及認識在不同時期及特定位置的細胞分化過程。為深入探索細胞分化和發育機制提供了重要基礎。
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