Картирование активации зиготного генома с высоким разрешением

Исследователи из LMU описали методологию, позволяющую с высоким разрешением картировать последующую активацию зиготного генома после оплодотворения.

Ранние этапы эмбрионального развития регулируются материнскими РНК, отложенными в цитоплазме яйцеклетки. Последующая активация генома эмбриона сопровождается разрушением этих материнских РНК. Во время материнско-зиготного перехода (MET) эмбрион содержит смесь материнских РНК и РНК, экспрессируемых из его собственного зиготного генома. «Это затрудняет определение точного времени и хода активации эмбрионального генома», — говорит профессор Экхард Вольф.

Определение времени активации 8000 генов

В качестве модели использовались ранние эмбрионы коров, полученные путем in vitro оплодотворения, от скрещивания двух подвидов. Геномы родителей различались достаточно, чтобы можно было отличить транскрипты, происходящие от аллелей на отцовских и материнских хромосомах.

РНК из эмбрионов в различные моменты времени после оплодотворения превращали в кДНК и анализировали с помощью платформы высокопроизводительного секвенирования. Это позволило дифференцировать материнские РНК, хранящиеся в яйцеклетке, от РНК, транскрибированных с отцовских аллелей в геноме эмбриона.

Различие основано на присутствии однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) — локальных различий в нуклеотидных основаниях в соответствующих позициях родительских геномов. Фокусируясь на транскриптах, кодирующих отцовскую версию последовательности, исследователи могли определить, когда и в каком порядке активировались гены эмбриона.

Большинство новосинтезированных РНК проходят серию этапов процессинга, удаляющих сегменты первичной последовательности, прежде чем зрелые РНК покинут ядро. Это позволило также различить зрелые формы материнской РНК в цитоплазме и новосинтезированные незрелые РНК, еще не покинувшие ядро.

«Эти две взаимодополняющие стратегии позволили нам определить время активации почти 8000 зиготных генов в ходе раннего развития коровы», — объясняет Вольф.

Результаты, опубликованные в PNAS, показывают, как комбинация биотехнологических методов и современных процедур секвенирования может дать новое понимание регуляции раннего развития млекопитающих. Эти данные представляют особый интерес в контексте вспомогательных репродуктивных технологий.