发现细胞重编程的关键

未受精卵是如何在受精后清除DNA并重启基因组以启动细胞分裂的剑桥的科学家们。

发育生物学的一个谜是卵细胞如何重置DNA中正在执行的遗传程序，从而产生一群非特化的干细胞，这些干细胞随后会变成成年人的所有成熟组织。

同样令人困惑的是，胚胎的特化细胞如何将自己转化为能够做到这一点的卵子。

在人类胚胎中，在发育中的女性体内形成卵子的生殖组织和在发育中的男性体内形成精子的生殖细胞，在胚胎外部形成一种叫做卵黄囊的结构，它附着在脐部或肚脐的位置。然后这些细胞迁移到胚胎的腹部，在那里它们变成卵巢或睾丸。

这一过程发生在发育的几周后，这意味着未来的卵子需要将自己非特化，并将它们的遗传物质置于正确的状态，以变成所谓的全能干细胞，这种干细胞可以产生身体的所有组织。

关键是一个被称为表观遗传学的过程。就像荧光笔可以增强一页文字的冲击力一样，应用于基因组特定区域的化学标记可以改变该区域基因的活性。

随着细胞变得更加专门化以完成某些工作，它们获得了一种独特的表观遗传谱，这种谱反映了需要开启或关闭的基因来完成这些角色。当卵细胞产生并受精时，它会消除所有这些表观遗传标记，重置系统以重新开始，但科学家们不知道如何做到这一点。

现在，通过对小鼠和人类胚胎的研究，Walfred Tang和他的同事们首次煞费苦心地解开了这一过程背后的分子时钟机制。写在细胞剑桥大学的科学家们发现，曾经被称为SOX17和另一个被称为BLIMP1的基因是至关重要的。

这些基因触发了由其他基因组成的网络，这些基因共同编码了擦除表观遗传石板的分子橡皮。

然而，有趣的是，并不是所有的表观遗传标记，即甲基化位点，都被移除。大约5%的基因组区域，被研究小组称为“逃脱者”，对这种重新编程有抵抗作用，并保留了它们的表观遗传标记，这使得这些区域的基因处于“关闭”状态。

这些逃逸区域中的一些与被称为逆转录转座子的基因序列相对应，逆转录转座子可以通过从基因组的一部分跳到另一部分来破坏DNA。因此，将这些区域标记为非活动区域可能是一种保护机制。

然而，该研究强调的其他一些逃逸区域包含与神经系统发育有关的基因，这些基因与精神分裂症等疾病有关，而其他区域包含与代谢紊乱和肥胖有关的基因。

因此，缺乏这些基因区域的重新编程可能会支持父母在受孕和怀孕期间的健康与婴儿成年后的健康影响之间的已知联系。

唐说:“我们的研究为我们提供了基因组中潜在候选区域的良好资源，在这些区域中，表观遗传信息不仅传递给下一代，而且还可能传递给后代。”