规模很重要在胚胎基因组的觉醒

转换是生活的一个特点。当休眠植物花朵在春天或者当一个年轻的成人罢工的,有一个控制的转变。同样,有一个过渡在发展早期胚胎发生生物化学变化时,从被母体分子控制切换到由自己的基因组。

第一次,一个团队从宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的胚胎中发现激活的基因没有发生,相反,它遵循一个特定的模式控制主要是由大小不同的细胞。研究人员本周发表了他们的研究成果作为封面故事在细胞发育。

在早期胚胎发生细胞分裂,母亲般地加载RNA和蛋白质调节细胞周期。的基因组zygote-a受精的卵为最初的睡眠模式。然而,在一个点在胚胎的早期生活,这些受精卵的核“醒来”,从他们的基因组表达需要生化控制后续的胚胎发育。但是胚胎“承认”接受这种转变仍然未知。

“胚胎“移交”控制的发展从母亲到受精卵在发育生物学是一个基本问题,”资深作者马修·c·好,说博士,助理教授细胞和发育生物学和生物工程。“以前欣赏,不同地区的脊椎动物胚胎可以在不同的时间进行基因组激活,或者直接细胞大小调节觉醒受精卵的基因。”

不同的假设提供了过去40年解释胚胎如何明了当打开新的基因组内的单个细胞受精卵,但佩恩钉机制和团队回答这个关键的问题。

用单细胞成像非洲爪蟾的胚胎(非洲爪蟾蜍光滑的),他们发现,细胞大小是关键参数管理基因组激活在受精卵的开始。细胞必须达到一个阈值大小来发起大规模转录的蛋白质。通过生成小胚胎,研究小组表明,细胞大小变化控制基因激活的时间。

这项研究的结果有许多重要的意义的基本了解如何在它的早期胚胎发育,发育生物学领域。宾夕法尼亚大学研究团队认为这一发现可能会影响其他调查人员如何处理自己的基因组研究激活和孕产妇筛查是必要的控制因素胚胎早期发育的忠诚。

“获得新的见解,受精卵的转录应该在单细胞水平衡量,”第一作者回族Chen说博士,博士后的实验室良好。“这种方法帮助我们不忽略空间组织的影响胚胎的细胞maternal-zygotic过渡。”

“决定”启动受精卵的基因组是由单个细胞的水平,不是整个胚胎,这改变了佩恩团队的发展过程的观点。“进化选择了单元尺寸作为监管机制控制胚胎发育的一个关键的过渡,这一范式可能扩展到其他领域的生物学细胞大小不一,“说好的。他和陈计划继续这项工作通过测量在斑马鱼和小鼠基因组激活,看看这个新观点适用于其它物种。

参考:

陈,H。,爱因斯坦,l . C。,小s . C。,&好,m . c (2019)。时空模式脊椎动物胚胎合子基因组激活的模型。发展的细胞,49 (6),852 - 866. - e7。https://doi.org/10.1016/j.devcel.2019.05.036

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