受shou精jing卵luan的de形xing成cheng，源yuan自zi於yu精jing卵luan兩liang種zhong終zhong末mo分fen化hua生sheng殖zhi細xi胞bao結jie合he。隨sui後hou，受shou精jing卵luan內nei父fu源yuan和he母mu源yuan基ji因yin組zu要yao進jin行xing廣guang泛fan的de表biao觀guan遺yi傳chuan重zhong塑su
，激ji活huo胚pei胎tai基ji因yin組zu，控kong製zhi第di一yi次ci細xi胞bao譜pu係xi分fen化hua，其qi中zhong就jiu包bao括kuo非fei常chang廣guang泛fan而er重zhong要yao的de組蛋白修飾。

 早(zao)期(qi)研(yan)究(jiu)已(yi)發(fa)現(xian)

，大(da)部(bu)分(fen)組(zu)蛋(dan)白(bai)修(xiu)飾(shi)在(zai)胚(pei)胎(tai)植(zhi)入(ru)前(qian)發(fa)育(yu)過(guo)程(cheng)中(zhong)就(jiu)已(yi)出(chu)現(xian)明(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)，一(yi)些(xie)調(tiao)節(jie)組(zu)蛋(dan)白(bai)修(xiu)飾(shi)的(de)酶(mei)的(de)異(yi)常(chang)表(biao)達(da)或(huo)缺(que)失(shi)會(hui)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)胚(pei)胎(tai)正(zheng)常(chang)發(fa)育(yu)。但(dan)植(zhi)入(ru)前(qian)胚(pei)胎(tai)中(zhong)基(ji)因(yin)組(zu)上(shang)組(zu)蛋(dan)白(bai)修(xiu)飾(shi)具(ju)體(ti)分(fen)布(bu)與(yu)變(bian)化(hua)機(ji)製(zhi)，以(yi)及(ji)它(ta)們(men)對(dui)胚(pei)胎(tai)基(ji)因(yin)表(biao)達(da)的(de)影(ying)響(xiang)依(yi)然(ran)未(wei)知(zhi)。

 在2016年9月發布的Nature中，同濟大學高紹榮教授研究組通過對組蛋白修飾技術ChIP-Seq加以改進，第一次係統檢測了小鼠植入前胚胎發育各個時期全基因組範圍內H3K4me3和H3K27me3兩種重要組蛋白修飾分布與變化。

 ChIP-Seqshiyizhongjiangransezhimianyigongchendianyuerdaicexujishujieheqilaidezudanbaixiushijiancejishu。zhezhongjishushouxianliyongtedingzudanbaixiushikangtijiangcileizudanbaixiushijiehedeDNA區域富集
，純化建庫後對此區域進行高通量測序。此技術被認為是全基因組範圍內研究組蛋白修飾最好的方法。但是傳統的ChIP-Seq需要的百萬級的細胞數量才能達到檢測要求，而植入前胚胎細胞數量遠未達到此數量。

 為了更高效地從植入前胚胎細胞全基因組範圍內富集H3K4me3和H3K27me3兩種組蛋白修飾區域，在本項研究中，研究者采用了一種名為ULI-NChIP的技術，結合高通量測序，第一次在10³細胞數量級實現了小鼠植入前胚胎細胞發育各個時期內組蛋白H3K4me3及H3K27me3修飾區域檢測。分析結果表明，在小鼠植入前胚胎發育的各個時期內，全基因組範圍內組蛋白H3K4me3及H3K27me3兩種修飾變化規律明顯不同。

在植入前胚胎發育過程中
，H3K4me3修飾的建立更迅速，在早期胚胎細胞基因組中

，H3K4me3修飾在一些發育相關基因轉錄起始位點（Transcriptional Start Site, TSS）附近區域有大範圍分布
，一般能達到TSS上下遊5kb。但隨著胚胎細胞的不斷發育，H3K4me3修(xiu)飾(shi)的(de)分(fen)布(bu)範(fan)圍(wei)會(hui)以(yi)較(jiao)為(wei)穩(wen)定(ding)的(de)速(su)度(du)慢(man)慢(man)縮(suo)小(xiao)，但(dan)不(bu)會(hui)快(kuai)速(su)建(jian)立(li)或(huo)消(xiao)失(shi)。這(zhe)種(zhong)較(jiao)為(wei)穩(wen)定(ding)的(de)變(bian)化(hua)方(fang)式(shi)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)胚(pei)胎(tai)發(fa)育(yu)早(zao)期(qi)基(ji)因(yin)表(biao)達(da)穩(wen)定(ding)。最(zui)終(zhong)當(dang)胚(pei)胎(tai)細(xi)胞(bao)分(fen)化(hua)為(wei)細(xi)胞(bao)係(xi)時(shi)
，H3K4me3修飾分布範圍會縮小到一個很小的範圍。而在這個過程中

，某些基因TSS上下遊H3K27me3修飾分布則開始逐漸增加，對這些基因表達產生影響。這些結果表明
，在植入前胚胎發育早期，H3K4me3修飾是細胞調節基因表達的重要途徑，通過基因TSS附近H3K4me3的分布區域變化調節基因表達，控製胚胎細胞的分化發育。隨著發育不斷進行，H3K27me3等其他基因表達調控方式也將逐漸出現，H3K4me3調節作用將逐漸下降。

為了進一步的分析控製H3K4me3修飾的機製

，研究者利用siRNA選擇性地沉默了多個組蛋白去甲基化酶基因，發現其中Kdm5b對H3K4me3修飾範圍起到直接調控功能
，Kdm5b被沉默會導致基因組上H3K4me3修飾區域普遍擴展
，胚胎發育受到阻滯。

借助對ChIP技術的改進，該研究成果成功實現了超低細胞數量的組蛋白H3K4me3及H3K27me3修飾檢測，第一次建立起了小鼠植入前胚胎發育過程中的組蛋白H3K4me3和H3K27me3修xiu飾shi圖tu譜pu
，揭jie示shi了le植zhi入ru前qian胚pei胎tai發fa育yu特te殊shu的de表biao觀guan遺yi傳chuan調tiao控kong機ji製zhi，進jin一yi步bu研yan究jiu植zhi入ru前qian胚pei胎tai發fa育yu以yi及ji早zao期qi細xi胞bao分fen化hua的de表biao觀guan遺yi傳chuan調tiao控kong機ji製zhi打da開kai了le一yi扇shan大da門men。
ULI-NChIP

ULI-NChIP技術流程圖

相關文獻：

Liu X, Wang C, Liu W, et al. Distinct features of H3K4me3 and H3K27me3 chromatin domains in pre-implantation embryos[J]. Nature, 2016.

Brind’Amour J, Liu S, Hudson M, et al. An ultra-low-input native ChIP-seq protocol for genome-wide profiling of rare cell populations[J]. Nature communications, 2015, 6.