eLife丨前锋转录果子ZLD激活受精卵基果组的做用机造

在合子基因组激活（ZGA）历程中，合子的细胞核产生了剧烈的重编程，以启动团体转录并为胚胎进一步发育做好预备。在ZGA历程中，激活合子基因组的染色质改变依靠于转录因子（TFs）之间的互助。然而，只有前锋转录因子可以在ZGA之前与关闭染色质联合，由于大多数TF不克不及与核小体DNA联合。

在果蝇中，先驱转录因子ZLD在ZGA时期发挥着要害作用。ZLD体现出前锋TF的几个要害特性，包罗(1)与核小体DNA的联合；(2)调治早期合子基因的转录；(3)调治染色质易靠近性以增添其他非前锋TF与DNA联合的本领。然而，大部门ZLD联合位点（60%）高度聚拢在富含GA的基序，而且纵然在没有ZLD的情形下也具有构成性开放染色质。是以，作者以为肯定存在其他直接与富含GA基序联合的先驱TF与ZLD一路激活合子基因组，该结果颁发在《eLife》上。

敲低母体CLAMP粉碎胚胎中调治合子模式和细胞骨架构造的基因表达

古人的研究评释，CLAMP对果蝇胚胎发育至关紧张。作者通过smFISH观看发觉，当母系泉源的CLAMP被敲低后，经典的对控基因的表达模式被完全粉碎（图1A，中心）。别的，与对比egfpRNAi胚胎相比，胚胎合胞体中的细胞核产生分散（图1A，左）。作者在敲低zld的母体的胚胎中观看到雷同但稍强的表型改变（图1A，右），评释CLAMP和ZLD在前细胞胚盘胚胎中创建胚胎模式方面具有要害作用。

图1.新型前锋因子CLAMP对付早期胚胎发育至关紧张

体内和体外试验证明CLAMP能与核小体DNA联合并调控合子基因组的激活

前锋TF的内涵特性之一是它们可以或许联合核小体DNA和压缩状态的染色质。为了查验CLAMP是否是先驱TF，作者用EMSA试验测试了CLAMP在体外直接与核小体相互作用的内涵本领。试验效果证明，锌指卵白CLAMP可以直接与核小体DNA联合，并能同时联合多个联合位点（图1.C-D）。为明晰解CLAMP怎样调治早期胚胎模式，作者利用RNA-seq数据检测了敲低母体CLAMP后，胚胎中来自母体的转录本或合子胚胎启动基因表达孕育发生的转录本程度的改变（在0-2小时间，胚胎中的转录本重要泉源于母体，而在2小时今后，胚胎启动自身基因表达）。作者发觉，在缺乏CLAMP的胚胎中，合子基因转录程度明显下调，而来自于母体的RNA程度不受影响（图1E）。这评释，CLAMP对合子基因的转录具有特定影响，雷同于先前报道的ZLD的作用。

CLAMP调治早期胚胎染色质的易靠近性

那CLAMP作为先驱TF是怎样联合到压缩状态的染色质的呢？前锋TF的一个根本特性是它们可以创建和维持其DNA目的位点的可靠近性，许可其他TF与DNA联合并激活转录。作者判定了在缺乏CLAMP的情形下染色质可及性明显低落的基因组地区子集（图2A），试验效果评释这些地区的染色质可及性必要CLAMP。ChIP-seq和ATAC-seq效果评释，重要在启动子处必要CLAMP来创建或维持染色质开放，但也大概在内含子地区发挥其他作用。别的，基序阐发评释，在0-2小时胚胎中，在富含GA的基序和ZLD基序都必要CLAMP维持DNA的可及性（图2D）。

作者接下来通过检测染色质可及性（DA，ATACseq）改变与RNA-seq丈量的近来基因的基因表达之间的干系，来确定CLAMP介导的染色质可及性是否可以特异性地驱动早期基因转录。试验效果评释，CLAMP促进了ZGA时期其他要害TF基因子集的染色质可及性和转录，这与敲低母体CLAMP所引起的遍及发育缺陷同等。

图2.CLAMP调治早期合子基因组子集的染色质可及性

CLAMP和ZLD调治相互与启动子子集的联合

为了直接确定CLAMP和ZLD怎样影响相互的联合，作者在两个时间点：ZGA之前（0-2小时）和ZGA时期和之后（2-4小时），对RNAi敲低CLAMP和ZLD的胚胎及对比组举行了ChIP-seq（图3A-B）。试验效果评释，评释CLAMP和ZLD可以或许通过与其DNA基序联合来相互调治,特定CLAMP和ZLD基序的存在与它们促进相互联合的本领相干。

鉴于CLAMP和ZLD与染色质联合之间的互助干系，作者丈量了在ChIP-seq数据中界说的依靠和独立位点的染色质可及性（ATAC-seq笼罩率）的改变。ATAC-seq效果评释，ZLD和CLAMP联合的缺失大概导致感知的可靠近性增添，但这纷歧定反应ZLD的按捺功效。

图 3. CLAMP 和 ZLD 相互依靠以在一个子集位点上联合

CLAMP和ZLD配合作用并调治染色质可及性以调治ZGA时期基因转录

为了进一步相识CLAMP和ZLD怎样发挥调治ZGA的功效，作者比力了CLAMP和ZLD在早期胚胎基因转录中作用。作者发觉CLAMP和ZLD都存在于整个ZGA表达的基因中（图4A-B）。为了研究CLAMP和ZLD是否可以调治相互的联合以准确地驱动目的基因的转录，作者绘制了敲低母体zld或clamp引起的基因表达改变（图4E和图4F）。试验效果评释，CLAMP通过直接与靶基因联合来调治合子基因的转录，CLAMP大概通过促进ZLD联合来调治ZLD靶向基因的转录。

图 4. CLAMP 和 ZLD 在合子基因组激活中配合发挥作用

为了展现CLAMP和ZLD之间的直接联合与合子染色质可及性的相干性，作者整合了ChIP-seq和ATAC-seq数据。试验效果展现了CLAMP和ZLD调治染色质的可及性，这转变了两个因子的在DNA上的联合并调治合子转录。别的，单独敲低CLAMP或ZLD大概不转变GAF和/或其他TF在某些位点的作用，这评释多个TF在ZGA时期促进染色质可及性。也有大概CLAMP和ZLD在它们调治相互据有的基因组位点子集上是功效冗余的，但单独敲低任一因子不敷以转变染色质和基因表达。

总结

全部后生动物早期胚胎的两个焦点题目是，早期TF怎样以及在那边协同事情以驱动染色质改变和ZGA。在这里，作者将CLAMP的新功效界说为新的先驱TF，它在早期胚胎发育中具有靶向但必不行少的功效。作者发觉CLAMP直接与核小体DNA联合，在通常编码其他TF的基因的启动子处创建和/或维持染色质可及性，并促进ZLD与启动子的联合以调治激活合子基因转录。作者发觉CLAMP和ZLD通过介导染色质可及性来调治相互的联合，进一步骤节它们的靶基因表达。总的来说，作者提供了关于CLAMP和ZLD怎样配合作用以进步相互在DNA上的联合和增添染色质可及性的新看法，这推动了对ZGA的研究。

原文链接：

http://elifesciences.org/articles/69937

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