后生遗传修饰及其对动物克隆的影响

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1、!"卷!期生物工程学报&’()!"*’)!#$$%年!月!"#$%&%’()*$+,(-.#(/%0"$(,(12+,-.,/0#$$%!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!后生遗传修饰及其对动物克隆的影响!，#!，#!"李文雍郁卫东陈清轩（!中国科学院遗传与发育生物学研究所，北京!$$$8$）（#中国科学院研究生院，北京!$$$8$）摘要近年来，不断有新的哺乳动物和两栖类动物被成功克隆，但这并不能掩盖克隆效率过低和克隆动物异常的现实，为了解决这一问题，人们对克隆机理进行了大量研究。高度

2、分化的体细胞核在去核的卵质中去分化和再程序化不完全是导致动物克隆失败的主要原因，而去分化和再程序化不完全主要是由于基因组去甲基化不充分和过早再甲基化引起克隆胚中甲基化水平比正常胚中偏高所至，这可引起一些重要基因的异常表达，尤其是印记基因。这些机制的研究对提高克隆效率有着重要意义。关键词后生遗传，克隆，再程序化，甲基化，基因组印记中图分类号C8!%文献标识码D文章编号!$$$1%$5（!#$$%）$!1$$$"1$3［!］［#3F#5］克隆绵羊“多莉”的诞生在生命科学界引起了一场革其全能性进行了研究，本文结合本室的研究工作就基命，也改写了部分生物学理论。它表明高度分化的哺乳动

3、因组甲基化以及甲基化对基因表达、印记基因和动物克隆的物成年体细胞也可在去核的卵母细胞中去分化和再程序化，影响的研究进展进行综述。恢复全能性。近年来动物克隆得到了长足的发展，新的克隆［#］［%］［3］［9，5］［2］!基因组甲基化动物相继问世，如鼠、牛、山羊、猪、兔。然而克隆效率极低（小于%E）、克隆动物异常是目前克隆技术的一后生遗传（:G<>7-7H<@）指通过遗传而产生的基因表达修大难题，胚胎、胎儿或新生儿死亡率极高，极少数能全程发饰，且不能被逆转，此类遗传改变主要指染色体结构的改变育的个体也表现为超重、呼吸系统疾病等异常表型，这是导和I*J甲基化状态的改变。I*J甲基化

4、是一种主要的基因致新生个体死亡的主要原因，即使个别表型正常者也存在有［#2］组后生遗传修饰，它调节着基因组功能的主要方面。哺免疫缺陷、关节炎或肾、脑畸形等问题，导致克隆动物后期死乳动物细胞I*J中的胞嘧啶约有9E被甲基化成为;DG4［8F!!］亡。造成这些问题的原因是什么？其分子机理如何？形式，其中2$E发现在D4富含岛上，而D4岛又常位于转录引起了科学家们极大的兴趣。调控区或其附近，;DG4是I*J甲基化的唯一形式，这种特大量研究表明克隆效率可能与下列因素有关：移植前胚征可以通过维持性甲基化酶I-;H!实现，另外体内还存在一胎损伤、体外培养的时间过长及培养液成分、重组胚中

5、供体种构建性甲基化酶，它可以使完全非甲基化的I*J从头甲与受体线粒体的作用、核基因组与线粒体基因组的相互关基化。体内甲基化有%种存在状态（：!）高度甲基化，如女性［!#，!%］系、体细胞核在卵质中去分化和再程序化不足以及其他的一条K染色体；（#）在诱导下去甲基化，如发育阶段特异不确定因素。去分化和再程序化不足是克隆失败的主要原性（；%）保持低水平甲基化，如持家基因。基因组甲基化模式因，这主要集中在三方面的研究：第一，在形态上，包括核的在分化的体细胞中通常是稳定且可以遗传的，但在哺乳动物［!3F!5］膨胀、核仁消失、核膜崩解以及早熟染色体凝集等等；中的生殖细胞发育期和植入前胚

6、胎期，甲基化模式通过大规第二，基因表达，主要包括印记基因的表达与沉默、重要的发模的去甲基化和再甲基化形成新的甲基化模式，并产生有发育相关基因的表达和基因表达模式；第三，后生遗传修饰的育潜能的细胞［#2］，如图!所示。改变，主要指基因组甲基化水平的变化，它可引起基因的异哺乳动物原始生殖细胞中基因组是高度甲基化的，在胚［!2F!"］常表达，尤其是印记基因的异常表达，从而导致胚胎发胎发育早期原始生殖细胞发育中，雌、雄生殖细胞中I*J去［#$F#%］育异常。近年来，本室承担"2%国家重点基础研究发甲基化到!%L9M胚胎期已完成，雄性生殖细胞再甲基化的开展规划项目，对细胞核在去核的卵

7、质中去分化和再程序化及始是在!9M胚胎，一直持续到出生后；而雌性生殖细胞中再收稿日期：#$$#1$21!!，修回日期：#$$#1!$1!3。基金项目：国家重点基础研究发展规划项目基金资助（*’)4#$$$$!5!$2）。"通讯作者。67(：851!$15#99%!5$；:1;,<(：=<->?.,-@A7-B0,A’’)@’;!’生物工程学报!I卷象，在哺乳动物的基因组中有!’’多个印记基因，约占基因总数的’:!U，在胚胎和成体的二倍体体细胞中，源于父本［?&O?@］或母本的等位基因有选择性表达的特征。由于双亲印记