清华大学发表胚胎方面最新Nature论文

来源：生物世界 2025-08-15 10:33

受精后，早期胚胎中的常规染色质组织结构，包括拓扑关联结构域（TAD），会发生解体。随后，合子基因组激活（zygotic genome activation）在三维染色质结构的从头建立过程异常缓慢的情况下启动。染色质组织如何在早期哺乳动物胚胎中建立，以及其与转录的相互作用机制，目前仍不明确。

2025 年 8 月 13 日，清华大学生命科学学院颉伟团队在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Establishment of chromatin architecture interplays with embryo hypertranscription的研究论文。

该研究揭示了早期胚胎中一种独特的 超转录状态 （hypertranscription state）：其既通过三维基因组组织的动态重塑得以实现，又反向促进该结构的维持与优化，表明了染色质结构与转录活动之间存在高度协同的互作关系。

CTCF是一种在哺乳动物中高度保守的 DNA 结合蛋白，最早作为染色质绝缘子结合蛋白被报道，随后被发现对于染色质高级结构的调控发挥着至关重要的作用，参与转录激活/抑制、基因印记、X 染色体失活等重要事件的调节。CTCF 通过识别特定的基序结合到染色质上并作为锚点起到固定染色质环的作用，是构建染色质三维结构的基础。

在这项最新研究中，研究团队发现，CTCF在小鼠早期发育过程中持续占据染色质，而黏连蛋白（Cohesin）在单细胞胚胎阶段与染色质的结合能力极弱 这与拓扑关联结构域（TAD）的解体同时发生。随后，黏连蛋白的结合从二细胞期到八细胞期胚胎逐渐增强，伴随 TAD 结构的重建。引人注目的是，在此期间活跃基因的基因体上出现了显著的 基因黏连岛 （genic cohesin islands，GCIs）。

GCI 相关基因富集于细胞身份决定基因和调控基因，其启动子区域呈现广泛的 H3K4me3 修饰，且在附近增强子区域表现出转录因子和黏连蛋白加载因子 NIPBL 的强结合信号。研究团队发现，二细胞至八细胞期胚胎中存在高度活跃的转录活动，且这一转录活性是 GCI 形成所必需的。反之，诱导转录也可直接产生 GCI。最后，GCI 可作为绝缘边界与邻近的 CTCF 位点形成接触域（contact domains），从而同时增强 GCI 相关基因的转录水平和稳定性。

总的来说，这些数据揭示了早期胚胎中一种特殊的 超转录状态 （hypertranscription state）：其既通过三维基因组结构的动态重塑形成，又受到这一结构的反向调控，最终表明了染色质构象与转录活动之间存在密切的互作关系。