科學家發(fā)現(xiàn)第一次細胞命運決定的新模式

一個哺乳動物個體有超過200種不同的細胞類型，而所有的細胞類型都由一個初始細胞——受精卵，不斷地分裂和分化形成。在受精卵的分裂和發(fā)育過程中，第一次細胞命運的選擇發(fā)生在什么時期？這一選擇是如何發(fā)生的？中科院動物所周琪課題組與李偉課題組合作發(fā)現(xiàn)小鼠發(fā)育過程中第一次細胞命運決定事件在2-細胞胚胎時期就發(fā)生的運作機制。

過去的各項研究證據(jù)表明，小鼠胚胎早在4-細胞期甚至2-細胞期，不同卵裂球之間就已經(jīng)出現(xiàn)了差異。目前已知的能夠調(diào)控細胞命運選擇的分子差異最早出現(xiàn)在4-細胞時期。

論文第一作者、中科院動物所研究員李偉介紹，2016年，中科院動物研究所周琪課題組和東北農(nóng)業(yè)大學劉忠華課題組就曾合作發(fā)現(xiàn)了一個內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒相關(guān)的長非編碼RNA，LincGET，是小鼠胚胎發(fā)育超過2-細胞期所必需的。這意味著在更早的2-細胞胚胎時期，LincGET有可能已經(jīng)啟動了細胞命運的選擇。

為此，研究人員對LincGET在早期細胞命運決定中的作用及詳細機制進行了進一步深入探索。研究發(fā)現(xiàn)，LincGET的表達水平在小鼠2-細胞期和4-細胞期的各個卵裂球之間是不均等的。通過顯微注射的方法在2-細胞胚胎的一個卵裂球中過表達LincGET，能使該卵裂球的子細胞選擇內(nèi)細胞團（inner cell mass,ICM）命運。進一步的機制研究顯示，LincGET與CARM1形成復合體，偏好性地結(jié)合轉(zhuǎn)座序列，建立激活型染色質(zhì)修飾H3R26me2，增加全基因組染色質(zhì)的開放程度，提高多能性相關(guān)基因的表達水平，從而促使具有更高LincGET表達水平的胚胎細胞傾向于選擇ICM命運傾向。

該工作首次將小鼠第一次細胞命運分化的選擇推到了2-細胞胚胎時期，并發(fā)現(xiàn)其關(guān)鍵分子是一個內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒相關(guān)的長非編碼RNA。這將為探索早期胚胎的全能性調(diào)控以及第一次細胞命運分化機理奠定重要基礎(chǔ)，并為建立更高多能性甚至全能性的干細胞提供了新的理論參考。同時，該研究也拓展了長非編碼RNA的功能研究，為研究早期胚胎中內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒序列和長非編碼RNA的功能提供了新的思路。