在哺乳动物中，雌性（XX）与雄性（XY）细胞具有性染色体二态性。为了均衡基因抒发水平，在胚胎发育早期，雌性细胞内一条X染色体会发生转录失活（X chromosome inactivation, XCI）。X染色体失活相称，会引起严重的胚胎发育颓势，多种东说念主类能力颓势疾病，以致胚胎归天。因此商讨X染色体失活过甚调控机制具有弘远的科学真谛和临床价值。

X染色体失活伴跟着剧烈的X染色质结构变化，最终呈现为凝缩的异染色质景色，被称为“巴氏小体”。之前对体外小鼠胚胎干细胞（mESC）分化历程的商讨发现，失活X染色体的拓扑结构域（TAD）和区室（compartment）结构王人较着消弱，同期出现了以宏卫星序列Dxz4为鸿沟的超等结构域（Dxz4-separated megadomains，D-megadomains）。

清华大学生命科学学院颉伟履行室和合营者前期围绕染色体三维结构在哺乳动物生殖和胚胎发育历程中的变化律例和功能进行了一系列商讨，包括精子发生、卵子发生、着床前胚胎、着床后胚胎和核移植历程等。关联词，染色体三维结构在雌性胚胎发育早期X染色体失活历程中的动态变化历程、机制和功能仍不清亮。

9月10日，清华大学生命科学学院颉伟课题组、王海峰课题组与好意思国密歇根大学医学院桑迪普·卡伦特（Sundeep Kalantry）课题组合营在《当然·遗传》（Nature Genetics）杂志发表了题为“早期胚胎发育中失活X染色高档结构的从新设立”（Stepwise de novoestablishment of inactive X chromosome architecture in early development）的商筹商文，系统性时势了小鼠胚胎失活X染色体三维染色质构象的从新设立历程，其中初度报说念了胚胎发育早期失活的X染色体呈现出一种非凡的染色质高档结构（Xist-separated megadomains，X-megadomains），并深切探究了其酿成的分子机制和参与均衡失活X染色体上必要基因激活和全局性转录千里默的潜在功能，为深切迷惑X染色体失活机制以及染色体高档结构与基因转录调控关系提供了弘远参考。

图1.X染色体高档结构在小鼠胚胎发育历程中的动态变化

小鼠胚胎发育历程中，X染色体失活受到精准而动态的调控。从4-细胞时辰开动到囊胚期，父源X染色体发生特异的印章失活（Imprinted XCI）。之后，父源X染色体在胚外组织中看护印章失活景色，而在胚胎细胞中，其最初被有顷地从新激活，然后父源或者母源X染色体发生飞速失活（Random XCI）。

在这一职责中，AG真人百家乐商讨东说念主员支配课题组诱导的高机灵sisHi-C期间，系统分析了从1-细胞胚胎到E9.5胚外组织以及E13.5胚胎细胞的X染色体三维结构，涵盖了X染色体印章失活和飞速失活的设立和看护历程。商讨者发现，小鼠胚胎X染色体失活历程中TAD和compartment结构呈现出和mESC分化同样的消弱趋势（图1）。关联词在小鼠着床后胚胎的胚外组织中出现了一种私有的以Xist位点为鸿沟的超等结构域，因此将其定名为Xist-separated megadomain（X-megadomains）。这一结构在胚内组织发生飞速X染色体失活的初期也有顷地出现。之前报说念的D-megadomain则主要在胚胎发育后期出现，并只出刻下部分小鼠品系中（图1）。X-megadomains在体外培养的胚外内胚层干细胞（XEN）也存在，何况大略被3D RNA/DNA FISH考证。

图2.黏连卵白（Cohesin）介导的失活X染色体上活跃转录基因的自我停止

商讨东说念主员进一步发现，X-megadomains的酿成与Xist基因上游调控区域（Xist Regulatory Region,XRR）的增强子活性以及黏连卵白（Cohesin）结合具有很好的臆测性。在XEN细胞中敲除XRR区域、千里默Xist抒发或特异性相通Cohesin降解，王人会松弛X-megadomains，而降解CTCF对X-megadomains结构的影响较小。结合之前商讨报说念的组卵白乙酰化不错通过乙酰化识别器BRD4进而招募Cohesin的装载（loading）卵白NIPBL，商讨东说念主员提议了X-megadomains酿成的分子机制：早期胚胎中Xist基因上游调控区域（XRR）高度活跃的增强子信号促进Cohesin在该区域宽阔装载，导致Cohesin在隔邻区域宽阔集中，并通过环挤压（loop extrusion）酿成X-megadomains（图2）。

进一步商讨发现，X-megadomains被松弛后，Xist位点隔邻基因和转录调控序列相称激活，领导Cohesin在Xist和XRR区域的富集可能使得隔邻活跃的DNA区域自我停止，以不容其转录活性向临近区域扩散，从而幸免周围转录千里默基因的相称激活。因此，通度日跃增强子介导的Cohesin装载和活跃基因的自我遏止，细胞不错更好地看护失活X染色体上必要的基因激活和全局性转录千里默（图2）。总而言之，该职责揭示了小鼠胚胎失活X染色体高档结构的从新设立历程，以过甚潜在的基因调控功能。

清华大学生命科学学院颉伟老到、王海峰助理老到和好意思国密歇根大学医学院桑迪普·卡伦特（Sundeep Kalantry）老到为论文的通信作家，清华大学生命科学学院博士后杜振海、2019级博士生胡梁俊、2018级博士生邹卓宁和2019级博士生刘好意思铄为论文共同第一作家。清华大学生命科学学院2022级博士生李梓晗、博士后卢绪坤，好意思国密歇根大学医学院克莱尔·哈里斯（Clair Harris），重庆医科大学老到向云龙，清华大学生命科学学院博士后陈凤玲、于广、许锴和2022级博士生孔凤也在该课题中作出了弘远孝敬。

该课题获取了清华大学履手脚物中心的纵欲协助和支柱。商讨获取国度当然科学基金会、国度科技部重心研发接洽、清华-北大生命科学连合中心、好意思国国立卫生商讨院（NIH）国度粗犷医学科学商讨所（NIGMS)、好意思国国立卫生商讨院（NIH）国度儿童健康与东说念主类发展商讨所（NICHD）和中国博士后科学基金的经费支柱。王海峰获取清华大学笃实专项接洽和本源公益基金资助。颉伟是HHMI国外商讨学者和新基石商讨员。

论文联络：

https://www.nature.com/articles/s41588-024-01897-2

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作家：清华大学