Учёные раскрыли механизм регуляции упорядоченной активации зиготического генома в ранних эмбрионах
Раннее развитие эмбриона поддерживается исключительно материнскими РНК и белками до тех пор, пока не активируется его собственный геном в процессе зиготической активации генома (ZGA). Китайские учёные раскрыли новый молекулярный механизм установления тотипотентного хроматина и контроля упорядоченной ZGA в ранних эмбрионах Drosophila.
Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences 14 ноября под названием "HIRA и dPCIF1 координированно устанавливают тотипотентный хроматин и контролируют упорядоченную ZGA в эмбрионах Drosophila".
Зиготический геном остаётся транскрипционно неактивным на ранней стадии, после чего в эмбрионе происходят глубокие изменения в архитектуре генома и репрограммирование хроматина из состояния половой клетки в тотипотентное состояние.
Во время материнско-зиготического перехода у Drosophila пионерные транскрипционные факторы Zelda и GAF совместно регулируют транскрипционную активацию зиготических генов, обеспечивая переход эмбриона к последующим стадиям развития.
Группа профессора Сунь Циньмяо из Института зоологии Китайской академии наук совместно с группой Чэнь Дахуа из Биомедицинского исследовательского института Юньнаньского университета исследовала установление и поддержание тотипотентного состояния хроматина в ранних эмбрионах и регуляцию пионерных транскрипционных факторов для своевременной активации генов.
Исследователи изучили функцию dPCIF1 и обнаружили, что материнское истощение dPCIF1 приводит к значительной эмбриональной летальности. Это также вызывает значительное увеличение распределения пионерного фактора GAF на хроматине раннего эмбриона, что указывает на то, что dPCIF1 поддерживает нормальную ZGA, антагонизируя функцию GAF.
Дальнейшие исследования показали, что специфический шаперон гистона H3.3 HIRA взаимодействует как с dPCIF1, так и с GAF в раннем эмбрионе. Материнское истощение HIRA вызывает полную эмбриональную летальность и общее подавление экспрессии зиготических генов. При этом подавленные гены в высокой степени совпадают с теми, что преждевременно активируются в эмбрионах с истощением dPCIF1.
«dPCIF1 действует как фактор наблюдения, помогая HIRA достичь упорядоченной зиготической активации генома, контролируя преждевременную активацию GAF», — сказал профессор Сунь.
Исследование выявило новый механизм упорядоченной регуляции активации зиготических генов на ранних стадиях эмбрионального развития, что даёт новое понимание регуляторных механизмов ZGA.