マウス胎児から初期胚までのCTCFと転写因子を介した相互作用の維持

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Mol. Cell.2019 07;75(1):154-171.e5. S1097-2765(19)30284-9. doi: 10.1016/j.molcel.2019.04.014.Epub 2019-05-02.

マウス胎児から初期胚までのCTCFと転写因子を介した相互作用の維持

Maintenance of CTCF- and Transcription Factor-Mediated Interactions from the Gametes to the Early Mouse Embryo.

Yoon Hee Jung
Isaac Kremsky
Hannah B Gold
M Jordan Rowley
Kanchana Punyawai
Alyx Buonanotte
Xiaowen Lyu
Brianna J Bixler
Anthony W S Chan
Victor G Corces

PMID: 31056445 PMCID: PMC6625867. DOI: 10.1016/j.molcel.2019.04.014.

抄録

哺乳類の配偶子に存在するエピジェネティック情報と、それが子孫に伝達されるかどうかは比較的知られていない。我々は、マウス精子の多くのプロモーターがRNAポリメラーゼII（Pol II）とメディエーターによって占有されていることを発見した。同じプロモーターは、GVおよびMII卵母細胞および着床前胚でアクセス可能である。様々な転写因子のモチーフを含む精子遠位ATAC-seq部位はサルとヒトで保存されている。ChIP-seq解析により、Foxa1、ERα、ARが精子の遠位エンハンサーを占有していることが確認された。また、H3.3とH2A.Zを含む精子エンハンサーは、卵母細胞や着床前胚でもアクセス可能である。さらに、これらのエンハンサーは、生殖細胞内のプロモーターとの相互作用が初期発生の間持続する。CTCFとコヘシンによって媒介される精子または卵母細胞特異的な相互作用は、それぞれ父方の染色体または母方の染色体にのみ存在し、接合体および2細胞期には存在しない。これらの相互作用は、8細胞期までに両染色体に収束する。このように、哺乳類の配偶子には、受精後に子孫に伝達される複雑な三次元相互作用のパターンが含まれています。

The epigenetic information present in mammalian gametes and whether it is transmitted to the progeny are relatively unknown. We find that many promoters in mouse sperm are occupied by RNA polymerase II (Pol II) and Mediator. The same promoters are accessible in GV and MII oocytes and preimplantation embryos. Sperm distal ATAC-seq sites containing motifs for various transcription factors are conserved in monkeys and humans. ChIP-seq analyses confirm that Foxa1, ERα, and AR occupy distal enhancers in sperm. Accessible sperm enhancers containing H3.3 and H2A.Z are also accessible in oocytes and preimplantation embryos. Furthermore, their interactions with promoters in the gametes persist during early development. Sperm- or oocyte-specific interactions mediated by CTCF and cohesin are only present in the paternal or maternal chromosomes, respectively, in the zygote and 2-cell stages. These interactions converge in both chromosomes by the 8-cell stage. Thus, mammalian gametes contain complex patterns of 3D interactions that can be transmitted to the zygote after fertilization.