小鼠、牛及羊克隆胚胎端粒重编程机制研究
发布时间：2021-02-17 05:38
体细胞核移植（Somatic cell nuclear transfer,SCNT）,又称体细胞克隆,作为动物细胞工程的重要技术手段之一,其开发和利用对于动物育种及再生医学都有重要的意义。端粒位于染色体的末端,由高度重复的TTAGGG序列组成,能够维持染色体的稳定性。端粒在细胞生长、发育分化以及细胞重编程方面起重要作用。然而,端粒在SCNT胚胎发育中的作用过程及其机制未见详细报道。为了探究SCNT动物中可能发生的端粒重编程事件,我们设计了三部分试验:首先,以卵胞质内单精子注射（Intracytoplasmic sperm injection,ICSI）胚胎为对照,检测小鼠SCNT胚胎中端粒长度的动态变化以及端粒长度对胚胎发育的影响,并且在牛和羊SCNT胚胎中进行验证;其次,筛选小分子化合物,希望寻找到促进SCNT胚胎端粒延伸的方法;最后,将经小分子处理过的SCNT胚胎进行胚胎移植,检测其对克隆小鼠出生效率的影响。主要结果如下:（1）SCNT胚胎与ICSI胚胎中端粒的延伸主要发生在合子基因组激活（Zygotic genome activation,ZGA）时期,但SCNT胚胎中端粒的长度...
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
核重编程的主要策略[9]
受精前,哺乳动物的卵母细胞和精子是转录沉默的。受精后,卵母细胞中的母源物质逐步降解,合子的基因组开始激活,这个过程称为合子基因组激活(Zygotic genome activation,ZGA)。在不同物种中ZGA的时间有所不同(小鼠在2-细胞阶段,人在8-细胞阶段)。随着ZGA的启动,母体存储的RNA迅速降解,并被新合成的合子RNA取代。SCNT胚胎的ZGA中可能通过类似的机制,最终使得体细胞基因组中大约8,000至10,000个基因的表达沉默,并且诱导大约10,000至12,000个基因开始表达,这些基因可调节胚胎植入前后的发育[55]。ZGA过后,继续卵裂,最终发育成囊胚。目前认为,在整个SCNT植入前胚胎发育过程中,体细胞的细胞核需要除去自身的转录本和转录因子,经历着一系列至关重要的重编程事件,如DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和转录激活等,最终表达胚胎特异性的转录因子和基因的表达(图1.2)。克隆技术的缺陷导致克隆胚胎和克隆动物不能正常发育。然而,这种缺陷并没有遗传给下一代[5,56,57],表明引起这些缺陷的原因必然是表观遗传重编程不彻底。在过去的十年,众多研究者已经致力于克隆效率的提高做出了巨大努力。然而动物克隆技术的研究仍处于初级阶段,许多理论和实践仍不够成熟。对重编程机制理解上的欠缺,使我们不能“对症下药”,并有针对性地改善这些缺陷。和正常受精相比,克隆动物的出生效率仍然处于极低水平。虽然人们做出了巨大的努力来确定影响克隆效率的因素,包括供体细胞类型和胚胎培养条件,但进展有限[59]。一个重要发现是使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone deacetylase inhibitor,HDACi)-曲古抑菌素A(Trichostatin A,TSA),使得小鼠克隆效率从1%提高到6%[60,61]。尽管相同的方法似乎也提高了猪[62]和牛[63]的克隆效率,但效率仍然很低,更重要的是,HDACi处理改善SCNT重编程的机制仍不清晰。研究表明,在SCNT中存在一系列的重编程障碍(图1.3),并且表观遗传修饰的不完全重编程是SCNT效率低的主要因素[64,65]。
虽然人们做出了巨大的努力来确定影响克隆效率的因素,包括供体细胞类型和胚胎培养条件,但进展有限[59]。一个重要发现是使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone deacetylase inhibitor,HDACi)-曲古抑菌素A(Trichostatin A,TSA),使得小鼠克隆效率从1%提高到6%[60,61]。尽管相同的方法似乎也提高了猪[62]和牛[63]的克隆效率,但效率仍然很低,更重要的是,HDACi处理改善SCNT重编程的机制仍不清晰。研究表明,在SCNT中存在一系列的重编程障碍(图1.3),并且表观遗传修饰的不完全重编程是SCNT效率低的主要因素[64,65]。1.3.1 DNA甲基化重编程
【参考文献】：
期刊论文
[1]组蛋白去乙酰化酶抑制剂对牛羊体细胞核移植影响的研究进展[J]. 李飒,房晓欢,张效生,张金龙,孙树春,李俊杰. 中国畜牧杂志. 2020(07)
[2]Scriptaid和TSA对牛体细胞核移植重构胚发育效果的影响[J]. 曹慧,李俊杰,苏文龙,温兵强,倪俊卿,马亚宾. 中国畜牧杂志. 2015(15)
[3]Cell totipotency:molecular features,induction,and maintenance[J]. Falong Lu,Yi Zhang. National Science Review. 2015(02)
[4]“克隆动物牧食生态学”研究初报[J]. 魏著英,白春玲,刘杰,李俊龙,旭日干,李光鹏. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]褪黑素在绵羊卵巢中的生成及其调控机制[D]. 肖龙菲.甘肃农业大学 2019
[2]牛早期克隆胚胎H3K27me3修饰和转录异常的研究[D]. 周川.西北农林科技大学 2019
[3]小鼠胚胎干细胞及人ALT肿瘤细胞中端粒长度的表观遗传调控研究[D]. 但佳猛.南开大学 2014
[4]牛胚胎早期发育中表观修饰和重编程因子的研究[D]. 王丽君.西北农林科技大学 2013
[5]小鼠卵巢氧化应激模型建立以及卵巢保护性抗氧化剂的筛选[D]. 张家庆.南京农业大学 2013
本文编号：3037512
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
核重编程的主要策略[9]
受精前,哺乳动物的卵母细胞和精子是转录沉默的。受精后,卵母细胞中的母源物质逐步降解,合子的基因组开始激活,这个过程称为合子基因组激活(Zygotic genome activation,ZGA)。在不同物种中ZGA的时间有所不同(小鼠在2-细胞阶段,人在8-细胞阶段)。随着ZGA的启动,母体存储的RNA迅速降解,并被新合成的合子RNA取代。SCNT胚胎的ZGA中可能通过类似的机制,最终使得体细胞基因组中大约8,000至10,000个基因的表达沉默,并且诱导大约10,000至12,000个基因开始表达,这些基因可调节胚胎植入前后的发育[55]。ZGA过后,继续卵裂,最终发育成囊胚。目前认为,在整个SCNT植入前胚胎发育过程中,体细胞的细胞核需要除去自身的转录本和转录因子,经历着一系列至关重要的重编程事件,如DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和转录激活等,最终表达胚胎特异性的转录因子和基因的表达(图1.2)。克隆技术的缺陷导致克隆胚胎和克隆动物不能正常发育。然而,这种缺陷并没有遗传给下一代[5,56,57],表明引起这些缺陷的原因必然是表观遗传重编程不彻底。在过去的十年,众多研究者已经致力于克隆效率的提高做出了巨大努力。然而动物克隆技术的研究仍处于初级阶段,许多理论和实践仍不够成熟。对重编程机制理解上的欠缺,使我们不能“对症下药”,并有针对性地改善这些缺陷。和正常受精相比,克隆动物的出生效率仍然处于极低水平。虽然人们做出了巨大的努力来确定影响克隆效率的因素,包括供体细胞类型和胚胎培养条件,但进展有限[59]。一个重要发现是使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone deacetylase inhibitor,HDACi)-曲古抑菌素A(Trichostatin A,TSA),使得小鼠克隆效率从1%提高到6%[60,61]。尽管相同的方法似乎也提高了猪[62]和牛[63]的克隆效率,但效率仍然很低,更重要的是,HDACi处理改善SCNT重编程的机制仍不清晰。研究表明,在SCNT中存在一系列的重编程障碍(图1.3),并且表观遗传修饰的不完全重编程是SCNT效率低的主要因素[64,65]。
虽然人们做出了巨大的努力来确定影响克隆效率的因素,包括供体细胞类型和胚胎培养条件,但进展有限[59]。一个重要发现是使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone deacetylase inhibitor,HDACi)-曲古抑菌素A(Trichostatin A,TSA),使得小鼠克隆效率从1%提高到6%[60,61]。尽管相同的方法似乎也提高了猪[62]和牛[63]的克隆效率,但效率仍然很低,更重要的是,HDACi处理改善SCNT重编程的机制仍不清晰。研究表明,在SCNT中存在一系列的重编程障碍(图1.3),并且表观遗传修饰的不完全重编程是SCNT效率低的主要因素[64,65]。1.3.1 DNA甲基化重编程
【参考文献】：
期刊论文
[1]组蛋白去乙酰化酶抑制剂对牛羊体细胞核移植影响的研究进展[J]. 李飒,房晓欢,张效生,张金龙,孙树春,李俊杰. 中国畜牧杂志. 2020(07)
[2]Scriptaid和TSA对牛体细胞核移植重构胚发育效果的影响[J]. 曹慧,李俊杰,苏文龙,温兵强,倪俊卿,马亚宾. 中国畜牧杂志. 2015(15)
[3]Cell totipotency:molecular features,induction,and maintenance[J]. Falong Lu,Yi Zhang. National Science Review. 2015(02)
[4]“克隆动物牧食生态学”研究初报[J]. 魏著英,白春玲,刘杰,李俊龙,旭日干,李光鹏. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]褪黑素在绵羊卵巢中的生成及其调控机制[D]. 肖龙菲.甘肃农业大学 2019
[2]牛早期克隆胚胎H3K27me3修饰和转录异常的研究[D]. 周川.西北农林科技大学 2019
[3]小鼠胚胎干细胞及人ALT肿瘤细胞中端粒长度的表观遗传调控研究[D]. 但佳猛.南开大学 2014
[4]牛胚胎早期发育中表观修饰和重编程因子的研究[D]. 王丽君.西北农林科技大学 2013
[5]小鼠卵巢氧化应激模型建立以及卵巢保护性抗氧化剂的筛选[D]. 张家庆.南京农业大学 2013
本文编号：3037512
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