ZFP568与IGF2在植入后胚胎中的发育生物学研究

Molecular regulatory networks in implantation and early embryonic development represent trends of current research on embryonic medicine and developmental biology. KRAB-Zinc finger protein ZFP568, which plays a key role in gastrulation during early embryonic development, specifically regulates the transcriptional activity of a placental-specific transcript of the insulin-like growth factor 2 (IGF2). However, the mechanisms involved in this process remain poorly understood. By using in situ hybridization, CRISPR/Cas9 and small-scale high-throughput sequencing profiling, combined with the construction of numerous transgenic and knockout mouse models, this project intends to illustrate the functions and mechanisms of ZFP568-IGF2 during mouse post-implantation development, especially gastrulation stage. Meanwhile, by analyzing the cellular communications and signaling pathways downstream of IGF2, this project tries to explore the important effects of extra-embryonic signals. In summary, our study will shed light on the molecular regulatory network between embryonic cells and the extra-embryonic tissues during post-implantation development, thus providing a strong theoretical basis for the mechanical understanding of diseases such as embryonic defects during early development.

胚胎着床及早期胚胎发育中的分子调控网络是当前胚胎医学和发育生物学研究的重点。锌指蛋白ZFP568在小鼠基因组上专一性调控胚胎发育关键生长激素IGF2胎盘特异转录本的表达活性，其通过专一性抑制IGF2的转录活性，在原肠胚形成阶段发挥关键作用。然而，ZFP568如何通过IGF2影响原肠胚形成的作用机制仍不清楚。本项目拟从发育角度入手，充分运用多种胚层/细胞特异性Cre酶的转基因/基因敲入小鼠模型，采用微量细胞组学分析、原位杂交及CRISPR/Cas9等多种技术手段，深入研究植入后胚胎发育、尤其是原肠胚形成过程中ZFP568与IGF2对小鼠胚胎发育的影响。同时分析IGF2下游细胞通讯与信号通路，探索胚外组织信号对胚胎细胞发育的重要影响。本项目的研究将深入理解植入后发育过程中胚胎细胞与胚外组织之间的分子调控网络，对早期胚胎发育中胚胎异常等临床疾病机制的理解提供强有力的理论基础。

胚胎着床及早期胚胎发育中的分子调控网络是当前胚胎医学和发育生物学研究的重点。锌指蛋白ZFP568在小鼠基因组上专一性调控胚胎发育关键生长激素IGF2胎盘特异转录本的表达活性，其通过专一性抑制IGF2的转录活性，在原肠胚形成阶段发挥关键作用。然而，ZFP568如何通过IGF2影响原肠胚形成的作用机制仍不清楚。.本项目从发育角度入手，充分运用多种胚层/细胞特异性Cre酶的转基因/基因敲入小鼠模型，采用微量细胞组学分析、免疫荧光染色及CRISPR/Cas9等多种技术手段，深入研究植入后胚胎发育、尤其是原肠胚形成过程中ZFP568与IGF2对小鼠胚胎发育的影响，发现ZFP568主要通过靶向Igf2启动子区域特定序列，招募KAP1、SetDB1等转录抑制因子，建立H3K9me3等异染色质修饰，从而抑制胚胎外胚层和胚外组织中IGF2信号通路的过度活化，保证原肠胚形成的正常发育，阐明了Zfp568-IGF2 在原肠胚形成时期“一对一”的上下游关系和分子作用机理。此外，本项目利用逆转录病毒tRNA引物结合位点的保守性，揭示锌指蛋白靶向逆转录引物结合位点序列抑制逆转录病毒的机制，补充了锌指蛋白与靶向序列的调控网络，阐明了宿主细胞利用锌指蛋白抵抗外源性逆转录病毒感染的机制。本项目还系统解析了全能性关键转录因子Dux在体内早期胚胎发育系统中、胚胎基因组激活过程中的作用，并鉴定出调控印迹甲基化的小鼠锌指蛋白ZFP202和人类锌指蛋白ZNF202。项目发表PNAS和Cell Research等论文多篇，申请国家发明专利3项，其中1项已获得授权。.