从1个受精卵到无数个细胞的第一步：初始LADs

来源：生物通

在卵母细胞受精后，甚至在基因被激活之前，DNA会立即形成活跃和不活跃的间隔室。Hubrecht研究所和慕尼黑Helmholtz中心的研究人员发现了这一点。

在卵母细胞受精后，甚至在基因被激活之前，DNA会立即形成活跃和不活跃的间隔室。Hubrecht研究所和慕尼黑Helmholtz中心的研究人员发现了这一点，将有助于更好地理解单个受精卵细胞发育成由许多不同细胞类型组成的完整有机体的机制。该研究发表在Nature杂志上。

从受精卵细胞到完整有机体

受精卵最终发育成一个由数万亿个功能多样的细胞组成的完整有机体。尽管有这些不同的功能，但所有细胞中的DNA是相同的。细胞的特性由一组基因决定，相关基因被“打开”和“关闭”。但是细胞是如何统筹哪些基因被“打开”和“关闭”的呢？

细胞核中的DNA组织

DNA不是杂乱无章的沉积在细胞核中，而是在空间上形成活跃和不活跃的隔间室。不活跃的间隔室嵌在圆形核的边缘。这个边缘由一个称为核纤层的薄层组成，这些DNA隔间室因此被称为核纤层相关结构域（LADS）。“你可以将分为LADs和inter-LADs的DNA与一个很长的花环进行比较，花环不缠绕在起居室的地板上，而是固定在天花板的固定点上，”Hubrecht研究所组长Jop Kind说。“这导致了一个空间上有组织的染色体分割，使得无约束部分（inter-LADs）比连接在天花板上的部分（LADs）更容易被激活。”在具有不同功能的细胞中，DNA的不同部分与核纤层相连，尽管在所有细胞类型中都存在某些特定的LADs。

新方法

因此，不同的细胞类型在“打开”和“关闭”的基因以及DNA的哪些部分与核纤层连接方面存在差异。到目前为止，尚不清楚哪些特征首先出现在细胞中。因此，研究人员开发了一种新的方法，通过这种方法，他们可以在胚胎发育的早期分析LADs和inter-LADs间的DNA分布情况。他们在不同的时间点进行这样的分析，从早期的受精卵，甚至在胚胎中基因被激活之前，一直到八细胞期的胚胎。

首先形成哪些特征？

研究人员发现，在胚胎中基因被激活之前，受精卵中的DNA已经形成LADs和inter-LADs。因此，LADs是在基因活性发挥作用之前形成的。此外，研究人员发现，在胚胎发育过程中，基因的活性随LADs结构的变化而变化。因此，在一个最终确定细胞命运的过程中，将DNA构筑成LADs和inter-LADs结构似乎是一个非常早期的事件。

原始LADs

在早期受精卵中发现的LADs与所有细胞类型中的LADs非常接近。此外，这些LADs与所谓的“多能干细胞”中的LADs相一致，这些干细胞仍然可以发育成胚胎的所有细胞类型。“因此，受精卵中的LADs似乎是‘原始’LADs，”Kind说。“当细胞分化时，细胞核中的一些基本悬浮系统，就可以在这种原始悬浮系统上构建起来。”

未来

新开发的方法及其第一个结果表明，该方法可用于进一步研究由单个受精卵细胞形成整个有机体的机制。在未来，这将使人们更好地了解正常发育，但也将使人们对胚胎发育过程中可能出现的问题有更多的了解。

参考文献：

Genome–lamina interactions are established de novo in the early mouse embryo