当前位置：首页>深圳>深圳理工团队破解逆转座子调控第一次谱系分离“开关”机制

深圳理工团队破解逆转座子调控第一次谱系分离“开关”机制

2026-07-26 15:10:35

生命的起点，源于一颗受精卵。这颗单细胞如何在短短几天内，精准地分裂、分化，最终构建出复杂的生命体？这一过程中的奥秘——“第一次谱系分离”，长久以来被视为发育生物学的核心内容。

近日，深圳理工大学生命健康学院何江平团队在国际学术期刊Nucleic Acids Research发表研究成果，系统揭示了曾被视作基因组“垃圾DNA”的逆转座子家族成员IAPEz，实际上在调控小鼠早期胚胎过程中发挥重要作用。这一发现不仅改写了科学界对胚胎发育的认知，也为学者理解物种进化差异及再生医学应用提供了全新的视角。

论文上线截图

长期以来，科学界主流观点认为，胚胎早期的第一次谱系分离（即决定细胞是发育成胎儿本体还是胎盘等胚外组织）主要由Oct4、Sox2、Cdx2和Tead4等经典转录因子掌控。本研究打破了这一传统认知，发现逆转座子IAPEz在小鼠胚胎发育的关键节点扮演着至关重要的“指挥官”角色。

研究团队通过整合单细胞多组学、三维基因组学及表观遗传编辑技术，发现IAPEz在胚胎发育早期表现出极强的时空特异性。在将发育为胎儿的内细胞团（ICM）中，IAPEz被严密的“刹车系统”（H3K9me3异染色质修饰）锁定，防止其干扰胎儿发育程序；而在将发育为胎盘的滋养外胚层中，这把“锁”被打开，IAPEz转而成为激活滋养层基因的“加速器”。在三维基因组层面，IAPEz通过与关键发育基因的物理互作，重塑了三维基因组结构。它像是一个“锚点”，在ICM中通过空间位阻效应抑制胚外基因，而在滋养层中则作为开放的染色质枢纽，招募转录因子促进胎盘发育。

值得注意的是，研究团队对比了小鼠与人类的数据，发现调控这一过程的转座子具有显著的物种特异性。那些曾被视为“垃圾DNA”的转座子序列，实际上是进化过程中快速创新的“密码”。正是它们在不同物种中独立进化、快速插入和差异化表观调控，成为塑造哺乳动物物种特异性发育模式的重要驱动力。

本研究将“垃圾DNA”中的逆转座子推上发育调控的中心舞台，揭示它们作为分子“双向开关”，通过表观遗传沉默与三维基因组互作，精准驱动小鼠早期胚胎的第一次谱系分离，揭示不同物种中转座子的快速进化差异正是塑造哺乳动物发育蓝图多样性的关键密码，为再生医学中细胞命运重编程和物种进化发育研究提供了重要新思路。

深圳理工大学何江平和中国科学院广州生物医药与健康研究院陈捷凯教授为本论文共同通讯作者。本项目得到国家重点研发、国自然等项目资助。