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染色质重塑对于受精后的表观基因组重编程至关重要。然而，染色质重塑的潜在机制仍有待探索。2022年4月15日，同济大学高绍荣，张勇及高亚威共同通讯在Cell Research 在线发表题为”Dynamic nucleosome organization after fertilization reveals regulatory factors for mouse zygotic genome activation“的研究论文，该研究优化了基于微球菌核酸酶消化的高通量测序 (MNase-seq)，以阐明受精后的12 小时内的核小体组织动力学。该研究观察到父系和母系基因组中核小体定位的遗传和重建的不同特征。早在将精子注入卵质后 1 小时，就观察到父本基因组中的全基因组从头核小体占据。核小体定位模式不断重建，以在启动子和转录因子 (TF) 结合位点形成核小体耗尽区 (NDR)，并在父本和母本基因组中具有不同的动态。 NDR 在参与合子基因组激活 (ZGA) 的基因启动子上形成得更快，这种形成与组蛋白乙酰化密切相关，但与转录延伸或 DNA 复制无关。重要的是，该研究发现在特定 TF 的结合基序上建立 NDR 可能与其在 ZGA 中的潜在先驱功能有关。进一步的研究表明，预测因子 MLX 和 RFX1 分别在调节次要和主要 ZGA 中起重要作用。总之，该研究的数据不仅阐明了受精后雄性和雌性原核中的核小体定位动力学，而且还提供了一种在发育过程中识别关键转录调节因子的有效方法。
精子进入卵母细胞后，高度特化的雄性和雌性原核 (PN) 的染色质经历了显著的重编程，这支持了从减数分裂到有丝分裂的转变以及胚胎中转录的重新激活。在哺乳动物中，卵母细胞完成第二次减数分裂并退出减数分裂形成雌性原核，精子经历染色质去浓缩和鱼精蛋白-组蛋白置换形成雄性原核。最近，根据特定的表观遗传特征和转录机制，包括 DNA 修饰、组蛋白修饰、高级染色质结构和 RNA 聚合酶 II (Pol II) 结合，对哺乳动物受精后母体向合子转变的动态进行了表征。这些研究为受精后染色质重塑提供了新的见解，并为研究早期胚胎的转录激活机制提供了宝贵的资源。然而，父本基因组中鱼精蛋白向组蛋白转变的详细过程以及受精后母本基因组中染色质状态的动态仍有待阐明。核小体是染色质结构的基本单位，具有多种细胞功能；它们具有紧凑的结构，可抑制序列特异性蛋白质的进入。核小体定位的全基因组模式由 DNA 序列、ATP 依赖性染色质重塑酶和转录因子 (TF) 的组合决定。在真核生物基因组中，核小体耗尽区 (NDR) 在调节元件上观察到，包括许多启动子、增强子和终止子区域。RNA Pol II 传代导致组蛋白向上游运输并在转录起始位点 (TSS) 形成典型的 NDR，NDR 下游或上游的核小体单元分别称为 +1 核小体或 –1 核小体。同时，核小体也作为 RNA Pol II 延伸的屏障，影响基因激活逻辑和表达噪声。受精后，核小体占据在小鼠雄性原核中迅速建立（图源自Cell Research ）近年来，受精后合子基因组激活 (ZGA) 的不同调控模型被提出，其中染色质重组与 ZGA 的次要/主要波之间的紧密时间耦合被广泛讨论，但仍存在争议。最近发表的 RNA Pol II 在小鼠胚胎中的结合情况表明，Pol II 优先加载到单细胞胚胎中富含 CG 的启动子和可接近的远端区域，并且在基因组激活之前更早地将 Poll II 加载到未来的基因靶标上。然而，染色质重塑的详细模式，尤其是在受精后不久的核小体定位方面仍不清楚。在这里，该研究优化了基于微球菌核酸酶消化的高通量测序 (MNase-seq)，以阐明受精后的12 小时内的核小体组织动力学。该研究分别探索了雄性和雌性原核中核小体建立和重新定位的动力学。重要的是，通过对 TF 基序上 NDR 形成模式的综合分析，确定了小鼠早期胚胎 ZGA 的新调节剂。总之，该研究的数据不仅阐明了受精后雄性和雌性原核中的核小体定位动力学，而且还提供了一种在发育过程中识别关键转录调节因子的有效方法。https://www.nature.com/articles/s41422-022-00652-8
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