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同济大学揭示Dux调控对胚胎发育是至关重要的但不必须

2019.10.09
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majiushuo

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  受精后的合子基因组激活(ZGA)是通过称为母体到合子的过程完成的,在此过程中母体RNA和蛋白质被降解,合子基因组被转录激活。在小鼠中,次要ZGA发生在小鼠的S期。 两细胞(2C)胚胎的G1期受精卵,而主要的ZGA发生在2C中后期,全能裂解阶段特异基因和反转录转座子的转录爆发。Dux最近被发现并被认为是调节ZGA过程的主要诱导剂。Dux可以直接结合并牢固激活2C期特异性ZGA转录本,并将小鼠胚胎干细胞(mESCs)转换为具有类似于2C胚胎的独特特征的类2C状态。有趣的是,即使发现ZGA程序有缺陷,约20%的Dux合子耗竭的胚胎也意外地达到了桑椹期或囊胚期。

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  为了确定Dux是否是ZGA和胚胎发育的关键因素,研究人员使用CRISPR / Cas9生成了Dux基因敲除(Dux-KO)小鼠模型。将Cas9核酸酶mRNA和两个针对Dux的卫星串联阵列重复区域的单向导RNA(sgRNA)注入C57BL / 6受精卵。所有注射的胚胎均达到2C阶段,并转移到假孕受体的输卵管中。具有嵌合编辑类型的F0代候选物与来自相同遗传背景的野生型(WT)小鼠回交。 F1代候选物之一携带大片段缺失,其中包含Dux的第二个同源域。在再次与WT个体回交后,F1候选小鼠生出了带有相同突变的杂合(Het)Dux +/-个体,表明种系成功传播。纯合的Dux-KO小鼠是由杂合的自交产生的,并且通过第三代长读全基因组测序进一步证实了基因型,其中LOC100504180(Duxf1),Dux(Duxf3)和Gm4981(Duxf4)中的大片段缺失被观察。

  研究人员还在sgRNA靶向位点的Gm10807(Duxf2)和Gm9919(Duxf5)中发现了短片段缺失。出乎意料的是,这些纯合的Dux-KO小鼠可以存活到成年,尽管它们显示出的频率与孟德尔分布略有偏离。值得注意的是,Dux-KO交配对产生的后代比WT对或Het对少。因此,Dux消耗并不致命,但确实会导致产仔数显著减少。该表型,与最近的结果一致,强烈地表明,Dux是重要的,但不是必要的在体内胚胎发育。


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