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SMARCA5通过CTCF招募KDM4A促进猪SCNT胚胎基因组激活

猪；,SCNT胚胎,胚胎基因组激活,H3K9me3,染色质开放性

引言

猪体细胞核移植（SCNT）技术的成功应用受限于克隆胚胎发育效率低下，其主要障碍在于染色质可及性不足及表观遗传修饰重编程不完全，这些因素共同抑制了胚胎基因组激活（EGA）的正常启动。染色质重塑因子SMARCA5对调控染色质可及性和转录潜能具有关键作用，然而其对猪SCNT胚胎发育的具体影响机制尚未阐明。

材料与方法

猪卵母细胞体外成熟培养，利用猪胎儿成纤维细胞作为核供体进行体细胞核移植。获得的重构胚通过显微注射SMARCA5 mRNA进行过表达，检测过表达SMARCA5对猪SCNT胚胎发育及EGA影响。进一步收集猪SCNT胚胎对照组与过表达SMARCA5组的4-细胞，利用Smart-seq构建差异表达谱，筛选SMARCA5调控的转录因子。CUT&Tag测序绘制猪SCNT胚胎EGA时期H3K4me3和H3K9me3修饰图谱，揭示过表达SMARCA5对组蛋白修饰的具体影响。通过两个组学联合分析筛选SMARCA5与转录因子调控的下游基因，进一步通过Co-IP、功能挽救和活性抑制实验阐明SMARCA5调控猪SCNT胚胎EGA的分子机制。

结果

本研究发现，在猪SCNT胚胎EGA阶段（4-细胞期），染色质重塑因子SMARCA5蛋白水平显著下调。过表达SMARCA5能够挽救4-细胞发育阻滞，显著提高囊胚形成率并改善SCNT胚胎质量。转录组测序分析显示，SMARCA5过表达显著提高转录因子CTCF表达水平，进一步功能研究表明，敲降CTCF造成EGA损伤无法通过SMARCA5过表达挽救，且二者存在相互作用。CUT&Tag测序表明，SMARCA5过表达显著降低抑制性组蛋白H3K9me3修饰。多组学联合分析揭示，SMARCA5通过CTCF招募KDM4A，促进H3K9me3去甲基化，从而诱导EGA并增强猪SCNT胚胎的发育潜能。具体而言，SMARCA5过表达可显著促进新生RNA合成，上调RNA聚合酶II、CTCF及KDM4A的表达水平，并增强EGA相关基因的转录活性并降低其启动子区域H3K9me3修饰富集程度，增强染色质开放性，最终促进EGA的顺利完成。