近日來自武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員在減數(shù)分裂表觀遺傳學(xué)調(diào)控研究中取得新突破，相關(guān)論文“DNA demethylation and USF regulate the meiosis-specific expression of the mouse Miwi”，在線發(fā)表于遺傳學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊《PLoS Genetics》上，并被該雜志選為“Featured Research”。

武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院周榮家教授和程漢華教授為這篇論文的共同通訊作者，前者的主要研究方向?yàn)樵缙谂咛グl(fā)育、分化和器官形成過程中所涉及的眾多基因的時(shí)空表達(dá)與調(diào)控。后者致力于動(dòng)物及人類分子細(xì)胞生物學(xué)和分子發(fā)育遺傳學(xué)方面的研究。博士生侯宇為文章的第一作者。

在各種不同的基因沉默過程中，小分子RNA聯(lián)合Argonaute蛋白作為一種序列特異性的指引來調(diào)節(jié)信使mRNA的穩(wěn)定性、蛋白的合成、染色質(zhì)的組構(gòu)和基因組的結(jié)構(gòu)。在動(dòng)物中，Argonaute蛋白分為兩種亞家族，其中一種亞家族——Piwi蛋白家族，為無脊椎動(dòng)物的精子和干細(xì)胞的發(fā)育所必需。兩種Piwi蛋白家族成員：MILI 和MIWI是小鼠精子形成所必需的，然而直到現(xiàn)在研究人員對于調(diào)控Miwi基因表達(dá)的機(jī)制還不是很清楚。

在這篇文章中，研究人員通過突變分析和轉(zhuǎn)基因小鼠模型，鑒別了小鼠Miwi基因303bp的近側(cè)啟動(dòng)子區(qū)域，這一區(qū)域調(diào)控了減數(shù)分裂過程中從中粗線期（midpachyten）精母細(xì)胞到圓形精細(xì)胞的特異表達(dá)。

研究人員鑒別了Miwi基因核心啟動(dòng)子內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子NF-Y（核因子Y）和USF（上游刺激因子）結(jié)合位點(diǎn)的特征，發(fā)現(xiàn)兩種因子都特異性地結(jié)合并激活了Miwi啟動(dòng)子。近端啟動(dòng)子三個(gè)CpG島的甲基化圖譜揭示CpG島甲基化狀態(tài)和生殖細(xì)胞類型特異性Miwi表達(dá)之間存在顯著的負(fù)相關(guān)性。在啟動(dòng)子E2盒（box）內(nèi)USF結(jié)合位點(diǎn)的CpG甲基化抑制了USF的結(jié)合。轉(zhuǎn)基因Miwi-EGFP和內(nèi)源性Miwi揭示了Miwi-EGFP轉(zhuǎn)基因小鼠生殖細(xì)胞內(nèi)Miwi的亞細(xì)胞共定位模式。此外，Miwi啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)基因的DNA甲基化突破與內(nèi)源性Miwi啟動(dòng)子相似，表明Miwi轉(zhuǎn)基因通過體內(nèi)甲基化作用發(fā)生了表觀遺傳學(xué)修飾確保了其時(shí)空表達(dá)。

新研究通過轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)甲基亞模式（一種表觀遺傳方式）的研究，建立了探索減數(shù)分裂過程及分子細(xì)胞學(xué)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停沂玖?/SPAN>Miwi基因在減數(shù)分裂過程中時(shí)空表達(dá)的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制。有助于探索二倍體向單倍體細(xì)胞的分化機(jī)制，以及認(rèn)識在不同時(shí)期及特定位置的細(xì)胞分化過程。為深入探索細(xì)胞分化和發(fā)育機(jī)制提供了重要基礎(chǔ)。