近日，中心PI苗義良教授動物克隆與干細胞研究團隊研究成果以“Coordination of zygotic genome activation entry and exit by H3K4me3 and H3K27me3 in porcine early embryos”在Genome Research發表。研究全面揭示了H3K4me3和H3K27me3在豬卵母細胞和受精胚胎發育過程中的動態分布規律，并首次證實了H3K4me3和H3K27me3參與調控豬受精胚胎合子基因組激活（ZGA）發生和退出的機制。

ZGA是動物早期胚胎發育過程中的核心事件，是實現母源-合子轉換的關鍵，且不同物種ZGA的發生時期也有所不同。先前的研究已發現多個基因調控該事件的發生，而組蛋白修飾在該過程中同樣發揮了重要的作用。

H3K4me3和H3K27me3在豬受精胚胎發育中的動態變化和功能研究

研究人員首先發現豬卵母細胞中的H3K4me3在ZGA基因啟動子處呈現窄峰，受精后轉變為寬峰，4細胞期后又轉變為窄峰。在受精卵中同時敲低KDM5B和KDM5C（H3K4去甲基化酶基因）可在ZGA基因啟動子上維持H3K4me3的寬峰分布，使ZGA基因無法激活表達，這說明H3K4me3在4細胞期的峰型轉換調控著ZGA發生。

其次，研究人員還發現桑椹胚期重新建立的H3K27me3也會在ZGA基因啟動子處富集，并與H3K4me3形成二元共價修飾。通過在胚胎培養液中添加GSK126（EZH2抑制劑）阻斷H3K27me3的重建，發現ZGA基因在囊胚期的表達異常升高，這說明H3K4me3/H3K27me3共價狀態在后期的建立有利于ZGA的退出。

最后，該團隊還分析了豬體細胞克隆胚胎中H3K4me3和H3K27me3的分布情況，發現相比于受精胚胎，兩種修飾在克隆胚胎4細胞期均存在嚴重的異常富集，而在囊胚期的富集差異較小，表明ZGA階段組蛋白修飾的異常重編程仍是影響豬克隆胚胎發育的關鍵因素。

中心PI苗義良教授為論文的通訊作者，布國偉博士生、祝為博士后和劉鑫副研究員為論文的共同第一作者。該研究受到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、湖北省重點研發計劃、湖北洪山實驗室項目、華中農大校創基金等項目的資助。