盐湖城——犹他大学亨茨曼癌症研究所（HCI）的研究人员发现，当父亲大发娱乐提供的基因到达受精时，胚胎需要的状态是预先编程的, 母亲大发娱乐提供的基因处于不同的状态，必须重新编程以匹配. 这一发现对发育生物学和癌症生物学都具有重要意义.
在早期阶段, 胚胎细胞有可能发育成任何类型的细胞, 一种叫做全能性的状态. 后来，这种效力通过一个称为分化的过程受到限制. 结果是, 细胞继续分化, 它们只产生可能的细胞类型的一个子集.
“在癌症, 正常的细胞分化和生长过程出错, 细胞要么在分化的早期阶段被阻滞, 或者相反，倒退并被“重新编程”，变得更像早期胚胎细胞,布拉德利R说。. 这篇文章的合著者、HCI基础科学高级主任凯恩斯说. “通过了解细胞通常是如何被编程到全能状态的, 以及它们如何从全能状态发展成特定的细胞类型, 大发娱乐希望更好地了解癌细胞是如何错误地调节这一过程的, 并利用这些知识来大发娱乐大发娱乐制定扭转这一过程的策略.该研究结果将作为封面故事刊登在5月9日的《大发娱乐》杂志网络版上.
凯恩斯实验室早期的工作表明，大多数对指导胚胎早期发育很重要的基因已经存在于父亲的人类精子细胞中，处于一种“平衡”状态——关闭, 但是附加的标记使基因激活变得容易. “逻辑是，所有早期发育的重要决策基因都准备好了,凯恩斯说。. “这种平衡状态在皮肤细胞等完全分化的细胞中从未见过."
在目前的研究中, 凯恩斯实验室的研究人员利用高通量基因测序技术，全面、精确地分析了斑马鱼基因组中的DNA甲基化模式, 哪个是发育生物学和癌症生物学的常见实验室模型. 在大发娱乐, 他们检查了卵细胞, 精子细胞, 胚胎发育有四个阶段：从受精到胚胎基因组活跃的三个阶段, 在这一点之后的一个阶段. Methylation—in which molecules called methyl groups are selectively attached to certain areas of the DNA and turn off gene activity in those areas—is one of the main markers of gene poising; poised genes lack DNA methylation, 使基因活性在胚胎发育后期.
凯恩斯的研究小组发现，即将分化的胚胎的甲基化模式与精子细胞的甲基化模式相同. 与此形成鲜明对比的是, 卵细胞的形态最初是完全不同的, 而是经历了一系列惊人的变化，变得与精子DNA完全匹配. 凯恩斯的研究表明，卵子DNA经历了这种广泛的重新编程，为分化过程做准备.
“经历DNA甲基化重编程的母系基因是决定胚胎发育的最重要的基因座之一,凯恩斯说。. “例如, 许多hox基因, 在造血过程中（血细胞的形成）它们决定了身体的形态和分化, 甲基化在母亲的遗传贡献中而去甲基化在父亲的遗传贡献中吗, 因此, 也是在胚胎中."
他说，这项工作增加了另一个有趣的发现. “大发娱乐发现母亲的基因组自己负责这种重塑, 不用父亲的基因组作为模板.凯恩斯的实验表明，当父亲的基因贡献被移除时, 母亲的基因组仍然自我重塑到正确的状态.
“基本上, 大发娱乐试图理解单个细胞是如何决定成为任何类型的细胞的,凯恩斯说。. “这是生物学中一个引人入胜的基本问题，对发育的各个方面以及癌症等疾病的许多方面都有影响."
凯恩斯是霍华德·休斯医学研究所的研究员, 亨茨曼癌症研究所的研究员, 犹他大学肿瘤科学系教授. 他还担任Jon and Karen Huntsman癌症研究总统教授. Potok是HCI凯恩斯实验室的博士候选人. 合著者David Nix博士和Timothy Parnell也隶属于HCI. 尼克斯是犹他大学肿瘤科学系的研究助理教授, 帕内尔是凯恩斯实验室的研究助理.
这项工作得到了霍华德休斯医学研究所的支持, 亨茨曼癌症基金会, NCI CA24014（用于核心设施）.