表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质可及性等，它们在基因的表达调控中发挥重要作用。人类精子和卵细胞的染色质表观修饰状态存在很大差异。在受精后的早期胚胎里，来自精子的父源染色质和来自卵细胞的母源染色质会经历剧烈的表观遗传修饰重编程，最终达到两者类似的模式。人类胚胎的合子基因组在8-细胞阶段才开始激活，转录产生大量的合子RNA调控胚胎发育。然而，父源和母源基因组是否在人类合子基因组激活（zygotic genome activation, ZGA）中发挥不同的作用目前尚不清楚。

为了回答上述问题，中国科学院北京基因组研究所刘江课题组与山东大学陈子江院士团队合作，通过对人类孤雄、孤雌单倍体早期胚胎进行转录组比较分析，探究人类父源和母源基因组在调控胚胎基因表达上的异同点。研究结果揭示人类ZGA在孤雄和二倍体胚胎的8-细胞阶段启动，但在孤雌胚胎的桑葚胚阶段才开始。对胚胎各个阶段发育时间的观察结果显示人类孤雌和孤雄胚胎的发育时相相似，排除了孤雌胚胎发育延迟的可能性。不同于人类胚胎，小鼠胚胎的ZGA在孤雄、孤雌胚胎的同一阶段发生，说明孤雄胚胎的ZGA先于孤雌胚胎是人类特异的现象。进一步的机制探索发现，在8-细胞阶段，灵长类特异的转录因子ZNF675在孤雄胚胎中特异性高表达，而且ZNF675在人类ZGA中发挥重要作用。另外，孤雄特异性高表达的LSM1对人类母源RNA降解和ZGA也很重要。ZNF675与LSM1的孤雄特异性高表达与孤雄特异的染色质可及性相关联。更重要的是，人类二倍体胚胎的转录组数据也支持ZNF675与LSM1的父源特异性表达。综上所述，该研究结果发现人类的ZGA起始于父源基因组。该成果为我们理解人类亲本基因组在调控早期胚胎发育中的异同点提供有力的依据和资源。

该研究成果以Human zygotic genome activation is initiated from paternal genome为题在线发表于Cell Discovery杂志。袁慎立、詹坚鸿和张京业为本文共同第一作者，吴克良、刘江、陈子江院士、赵涵和高磊(第十批会员)为本文的共同通讯作者。该研究得到来自国家重点研发计划、国家自然科学基金委和中国科学院青年创新促进会等项目的资助。

论文链接