母源因子Trim75与小鼠胚胎合子基因组激活对应关系研究

作     者：平悦 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王春生;Kong Qingran

授予年度：2023年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 

主      题：小鼠 合子基因组激活 植入前胚胎发育 Trim75 

摘      要：合子基因组激活(Zygotic genome activation,ZGA)是生命过程中的第一个转录事件,人类胚胎发育阻滞与临床上ZGA的失败高度相关。在早期胚胎发育过程中,首先由母源因子调控胚胎发育,说明母源因子对胚胎发育有重要作用。尽管已有少量研究表明母源因子与哺乳动物ZGA有关,仍需要探索更多与ZGA相关的母源因子。本研究基于生物信息学分析结合胚胎实验,鉴定更多与ZGA相关的母源因子及其与合子基因组激活之间的关系。研究结果如下:***75在m ESCs向2CLCs转化过程中发挥作用利用已公开的Dux介导小鼠胚胎干细胞向2-细胞样细胞(2c-like cells,2CLCs)转变的单细胞RNA测序数据,基于生物信息学分析技术,经过聚类分析、RNA速度分析和伪时间构建分析筛选出表示2-细胞样细胞的细胞簇和基因。将不同阶段小鼠植入前胚胎的Ribo-lite数据进行层次聚类分析获得仅在卵母细胞、受精卵和早期2-细胞胚胎高表达的基因,再将它们与各种基因集进行重叠得到母源因子Trim75。在RNA和翻译组水平分析发现Trim75在卵母细胞和小鼠植入前胚胎早期2-细胞阶段高表达。因此,Trim75参与m ESCs向2CLCs转化过程,并且可能影响合子基因组激活。***75正调控次要合子基因组激活将过表达Trim75 mRNA显微注射到受精卵中,与正常胚胎发育相比,过表达Trim75的胚胎可从受精卵发育到囊胚期,并且胚胎发育率无显著性差异。对正常2-细胞胚胎和Trim75过表达的2-细胞胚胎进行RNA-seq,发现Trim75过表达的2-细胞有948个基因上调且在受精卵和早期2-细胞阶段高表达。进一步比对分析发现,这些上调的基因中有22.05%的基因调控次要合子基因组激活。过表达Trim75后上调的基因通过GO和KEGG分析显著富集到代谢通路和蛋白结合等过程。因此,Trim75与次要合子基因组激活相关,并在代谢通路和蛋白结合等途径发挥作用。***75与EP300相互作用建立H3K27ac由上述结果和已有研究结果表明Trim75可能通过招募其他调控因子调节转录。通过PPI分析发现Trim75能与早期胚胎发育过程中重要的乙酰转移酶EP300相互作用。再利用CUT&Tag数据分析得到依赖Trim75的基因比非依赖Trim75基因表现出更强的H3K27ac信号。综上所述,本研究分析筛选出一个母源因子Trim75,Trim75通过招募EP300建立H3K27ac,促进次要ZGA激活,从而有助于胚胎发育。Trim75可能在临床上作为卵母细胞质量的生物标志物,为探索胚胎早期发育提供数据支持。