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由Helmholtz Munich领导的一个国际研究小组首次对受精后最初几个小时内早期胚胎细胞核中遗传物质的空间组织是如何建立的提供了详细的见解。
国际研究团队首次深入洞察受精后数小时内早期胚胎细胞核中遗传物质的空间组织建立过程，发现胚胎对干扰展现高度灵活性。近日发表于《Cell》杂志的研究表明，没有单一主调控因子控制核组织，多种冗余机制保障稳健且可适应的核架构，助力胚胎纠正初始核组织错误。
受精卵形成时，细胞核内DNA全面重组启动，表观遗传学通过DNA及关联蛋白化学修饰调控基因活性。我们旨在探究这些表观遗传程序如何影响基因活性，确保细胞精准执行发育任务。先前未知是否存在单一中央机制掌控受精后的核组织。研究结果显示，受精后多条并行调控通路控制核组织，彼此强化。
为破译重组机制，研究人员对小鼠胚胎开展中等规模扰动筛选，运用前沿分子生物学技术绘制早期胚胎表观遗传变化图谱，揭示核组织涉及的多种冗余调控机制。实验还表明，基因活性并非严格由核内位置决定。“核内基因位置与活性并非总是对应。”第一作者Mrinmoy Pal解释道，部分基因移位至传统认为的不活跃核区仍保持活跃，其他情况下类似移位却致基因表达骤降，这一发现挑战了核组织与基因组功能的经典模型。
更令人惊讶的是，胚胎能够在受精卵首次分裂后自我纠正核组织干扰。若核组织在首次细胞分裂前受扰，可在第二个细胞周期恢复。这表明早期胚胎不仅具韧性，还有补偿初始核组织错误的机制。研究发现，这一过程受母源卵细胞遗传的表观遗传标记调控。若这些母源信号受扰，胚胎可激活替代表观遗传程序，最终恢复正确的核组织，这些组织可能并非源自母体，表明胚胎可利用不同起点预防发育缺陷。
该研究结果具有广泛影响。在早衰症等导致过早衰老的遗传疾病以及多种癌症中，核膜相关DNA会出现显著干扰。我们的成果有助于深入理解这些机制，长期来看有望开发新方法精准影响表观遗传程序，改善疾病结局。
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