组蛋白H3.3变体在小鼠早期胚胎组蛋白修饰遗传与重编程中的作用与机制研究
批准号:
32070802
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘晓雨
依托单位:
学科分类:
早期胚胎发育及细胞谱系建立
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘晓雨
中文摘要
组蛋白修饰的继承和重塑在胚胎全能性获得和细胞命运决定中发挥重要作用。申请人前期在Nature、NCB等杂志上发表成果,解析了小鼠植入前胚胎多种组蛋白修饰的变化规律,但是目前为止对早期胚胎组蛋白修饰调控机制的研究还十分有限,而父源和母源基因组上的组蛋白修饰如何选择性地遗传给后代也并不清楚。组蛋白变体H3.3在早期胚胎发育中的作用十分关键并且可能参与组蛋白修饰继承和重编程的调控。本项目中,我们将结合课题组成熟的胚胎显微操作和微量测序技术,利用HA-H3.3标记的小鼠,1)解析H3.3在早期胚胎发育过程中对组蛋白修饰重编程的调控机制,2)探讨H3.3在父母源基因组上组蛋白修饰继承和重编程中的作用。目前我们已经获得了H3.3在早期胚胎中的变化数据,初步的分析证实H3K27me3修饰的变化与H3.3的变化有明显的相关性,该项目的研究将从组蛋白变体调控的角度解析组蛋白修饰遗传和重编程的分子机制。
英文摘要
Inheritance and reprogramming of histone modifications are important for totipotency acquisition and cell fate determination. The applicant reveals the reprogramming pattern of histone modification during early embryonic development in previous research and published in journals including Nature, Nature Cell Biology et al. But the function and mechanism of this process remain unclear, and how the histone modification in paternal and maternal genome is transmitted during fertilization still need further investigation. Histone H3.3 variants is a critical factor during early embryo development and replaced after fertilization. Regulation of H3.3 may be responsible for the inheritance and reprogramming of histone modifications but the mechanism is still unknown. Thus in this study, utilizing the HA-H3.3 transgenetic mouse and the mature embryo micromanipulation and micro cell sequencing technology, we intend to 1) investigate the mechanism of histone modification reprogramming by H3.3 during mouse early embryo development, 2) discuss the function of H3.3 during histone modification inheritance and reprogramming in paternal and maternal genome. Our ongoing experiments confirmed that the dynamic of histone H3K27me3 modification is correlated with the changes of H3.3 varients. Finding of this study will elucidate the mechanism of the inheritance and reprogramming of histone modification from the point of histone variants regulation.
在哺乳动物早期胚胎发育阶段,父源和母源基因组经历了广泛的表观修饰重编程,以促进合子基因组激活(Zygitic Genome Activation,ZGA)。由于能够在不依赖DNA复制的情况下嵌入染色质,H3.3在受精过程中父源和母源基因组的重编程中发挥关键作用。但是H3.3在基因组上的特异性分布是如何实现的及其如何促进ZGA启动和父源基因组重编程等问题仍未解答。本项目中,我们利用H3.3B-HA标记的小鼠模型系统地揭示了maH3.3和paH3.3在小鼠早期胚胎发育中的动态分布模式及其功能。我们发现,mH3.3通过H3.3S31磷酸化介导H3K27ac的建立,促进次级ZGA基因的转录激活,从而确保胚胎能够顺利通过2-细胞阶段。而敲低mH3.3或阻断H3.3S31磷酸化均导致H3K27ac水平下降和次级ZGA失败,验证了mH3.3在早期胚胎发育中的重要作用。这一过程在父源基因组的重编程中也起到了关键作用,mH3.3一方面促进核小体的解凝缩,另一方面富集在启动子区域促进H3K27ac的建立和基因激活,进一步强调了mH3.3在早期胚胎发育中的重要性。为了本项目的顺利实施,我们还建立了微量细胞核小体排布的检测新方法(ULI-MNase-seq),揭示了受精后雌雄原核上核小体排布的规律和机制,证明了组蛋白乙酰化在核小体组装和重排过程中的调控作用。本项目通过对H3.3及其修饰的深入研究,不仅加深了我们对表观遗传重编程机制的理解,也为未来研究提供了新的研究方向和理论基础。在项目执行期间,负责人以第一或通讯作者身份发表基金标注论文5篇,另有一篇论文被接收待发表,培养博士毕业生2名,项目负责人入选2021年国家万人计划青年拔尖人才,获得2024年“上海科技青年35人引领计划”支持。
Max调控哺乳动物早期胚胎发育中表观修饰重编程的机制研究
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批准号:32370868
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:刘晓雨
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依托单位:
小鼠早期胚胎发育过程中组蛋白H3K4me3修饰长度变化的调控机制及其作用
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批准号:31701262
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:刘晓雨
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依托单位:
国内基金
海外基金