中美科學家的最新研究顯示，受精卵細胞（或稱合子）如何 "重置"的，從而使新形成的胚胎能夠按照自己的遺傳程序發育。這項研究發表在7月17日的《自然》雜志上。

加州大學戴維斯分校獸醫學院的教授Richard Schultz說:“科學家們已經發現，新受精的卵細胞的基因組是不活躍的，必須被喚醒。”這一步被稱為合子基因組激活（ZGA，zygotic genome activation）。

“為了胚胎的發育，卵母細胞/卵子必須失去其身份，并通過制造新的東西來實現這一目標。我們現在知道了這種轉變如何發生的第一步。”

為了使重置或激活過程發生，胚胎需要開始將DNA中的基因轉錄成信使RNA，而信使RNA又被翻譯成蛋白質。第一批轉錄的基因將激活其他基因，從而使胚胎發育成一只完整的小鼠(或人)。到目前為止，這些第一批主控基因的身份一直是未知的。

RNA聚合酶II (Pol II)是將DNA轉錄成RNA的酶。但作者表示，Pol II本身是一種未激活的酶。其他被稱為轉錄因子的基因需要指導Pol II，以便它在正確的時間轉錄“正確的”基因。

早在21世紀初，Schultz就發現，在卵細胞中休眠的母體信使核糖核酸（maternal messenger RNAs）中就有這些首批轉錄因子。休眠的母體信使RNA對卵母細胞來說是獨一無二的，因為新合成的信使RNA不像在體細胞中那樣被翻譯。當卵母細胞成熟成為卵子時，這些休眠的母體信使RNA被翻譯成蛋白質，然后執行它們的功能。研究人員意識到，啟動受精卵基因組激活的信息可能存在于來自母體的休眠信使RNA中，該信使RNA將編碼主轉錄因子。

OBOX1-8是候選因子

Schultz實驗室確定了一個名為OBOX的大家族基因，他們認為這可能是候選基因。該家族由8個基因組成：OBOX1-8。基于它們在早期發育期間的表達譜，OBOX1、2、3、4、5和7可能是候選基因。他們開始與清華大學生命科學學院頡偉教授合作，縮小候選人的范圍。

通過實驗小鼠，頡偉團隊敲除所有可能的候選基因，然后系統地恢復OBOX基因，確定哪些基因對受精卵基因組激活至關重要。沒有這些基因，胚胎發育在2到4個細胞階段就停止了。

最有趣且出乎意料的是，這些OBOX基因的功能是高度冗余的：一個基因的敲除可以被另一個基因所取代。研究人員認為這種冗余很可能是由于過渡如此重要而進化出來的。此外，研究人員發現OBOX基因的功能是促進Pol II定位到正確的基因上，開始合子基因組激活。

在小鼠中，基因組激活發生在兩細胞階段。在人類胚胎中，當胚胎經過幾輪分裂形成8個細胞時，它發生得更晚。一個懸而未決的問題是，這一過程在不同物種間的保守程度，也就是說，obox樣基因是否參與了人類基因組的激活。這項工作還對理解胚胎干細胞是如何被重新編程的，從而使它們能夠發育成身體的任何組織具有啟示意義。

這項工作得到了中國國家自然科學基金、國家重點研發計劃和美國國立衛生研究院的部分資助。

文章標題

OBOX regulates murine zygotic genome activation and early development.