對于有性生殖的動(dòng)物而言，一個(gè)鮮活生命的誕生起始于父本和母本生殖細胞結合形成的受精卵。生殖細胞可謂生命之源，它是生命繁衍世代相續，生生不息的關(guān)鍵，肩負著(zhù)將遺傳信息傳遞給下一代的重任，在物種延續中具有無(wú)可替代的地位。

有趣的是，無(wú)論是雄性生殖細胞還是雌性生殖細胞，它們都來(lái)自于原始生殖細胞（Primordial germ cell, PGC），原始生殖細胞是早期胚胎發(fā)育過(guò)程中最早建立的一群生殖干細胞，它是有性生殖動(dòng)物生殖發(fā)育的基礎。

那么原始生殖細胞因何而成？

目前有關(guān)原始生殖細胞的形成有兩種學(xué)說(shuō)，第一種是以小鼠和人為代表的“后成論”，認為原始生殖細胞由其周?chē)毎置诘男盘栒T導形成；第二種是以模式生物斑馬魚(yú)、果蠅及線(xiàn)蟲(chóng)等為代表的“先成論”，認為原始生殖細胞是由卵母細胞生殖質(zhì)(Germ plasm)決定，早期胚胎發(fā)育過(guò)程中獲得生殖質(zhì)組分的細胞將特化為原始生殖細胞。

斑馬魚(yú)生殖質(zhì)在早期胚胎卵裂過(guò)程中逐漸向分裂溝處聚集，生殖質(zhì)聚集障礙會(huì )導致PGC無(wú)法特化形成，說(shuō)明生殖質(zhì)聚集對PGC特化是必需的。但是，胚胎細胞獲得生殖質(zhì)進(jìn)而特化成為原始生殖細胞的生物學(xué)過(guò)程如何調控？籠罩著(zhù)層層神秘的面紗，難窺其廬山真面目。

中國科學(xué)院水生生物研究所胡煒研究員團隊以斑馬魚(yú)為模型開(kāi)展研究，發(fā)現生殖質(zhì)聚集和原始生殖細胞特化需要Sinhcaf介導的組蛋白去乙?；恼{控作用，并進(jìn)一步證實(shí)該調控作用是通過(guò)靶向激活驅動(dòng)蛋白因子Kif26ab的轉錄而實(shí)現（圖1）。斑馬魚(yú)生殖質(zhì)聚集和原始生殖細胞特化過(guò)程如同一部被加密的“機器”，而Sinhcaf蛋白是啟動(dòng)這部機器所需的“密碼”之一。

圖1 Sinhcaf通過(guò)kif26ab調控斑馬魚(yú)生殖質(zhì)聚集和PGC特化的作用模式圖

該研究團隊通過(guò)構建斑馬魚(yú)sinhcaf基因敲除和過(guò)表達的家系，驚喜地發(fā)現sinhcaf基因敲除胚胎特化形成的原始生殖細胞數目減少，成年后性別偏向雄性，而sinhcaf過(guò)表達胚胎特化形成的原始生殖細胞數目增加，成年后性別偏向雌性?；蚯贸蚁抵挟愇贿^(guò)表達sinhcaf可恢復突變體中原始生殖細胞數目和性別比例。

進(jìn)一步對sinhcaf調控斑馬魚(yú)原始生殖細胞形成的分子機制進(jìn)行研究，發(fā)現Sinhcaf是組蛋白去乙?；笍秃象w的組分之一，敲除sinhcaf后引起斑馬魚(yú)成熟期卵泡中組蛋白3乙?；斤@著(zhù)升高，伴隨著(zhù)驅動(dòng)蛋白家族基因kif26ab表達顯著(zhù)下降，CHIP實(shí)驗表明Sinhcaf能靶向結合在驅動(dòng)蛋白基因kif26ab的轉錄調控區，且突變體中kif26ab轉錄調控區的組蛋白3乙?；缴险{，體外實(shí)驗發(fā)現Sinhcaf可促進(jìn)kif26ab啟動(dòng)子驅動(dòng)的基因轉錄，表明Sinhcaf 對kif26ab基因轉錄激活有直接調控作用。

敲降kif26ab基因出現與sinhcaf敲除相似的表型，即聚集到分裂溝處的生殖質(zhì)含量顯著(zhù)減少；而過(guò)表達kif26ab能部分拯救sinhcaf敲除導致的生殖質(zhì)聚集障礙（圖2）。

圖2 斑馬魚(yú)sinhcaf發(fā)揮生殖質(zhì)聚集和原始生殖細胞特化的功能由Kif26ab介導

該發(fā)現初步打開(kāi)了生殖質(zhì)是如何聚集并特化成為原始生殖細胞的一扇新窗，擴展了目前對組蛋白去乙?；^(guò)程的生物學(xué)功能認知，對于深入理解原始生殖細胞特化形成的分子機制以及組蛋白去乙?；谏掣杉毎纬杉鞍l(fā)育中的生物學(xué)功能有重要意義。另外，該研究有望為魚(yú)類(lèi)生殖操作精準育種技術(shù)開(kāi)發(fā)提供新的思路。

5月9日，該研究以Sinhcaf-dependent histone deacetylation isessential for primordial germ cell specification為題在線(xiàn)發(fā)表于EMBO Reports。水生所胡煒研究員為論文通訊作者，陶彬彬博士和胡紅玲博士為論文共同第一作者, 加拿大渥太華大學(xué)Vance Trudeau教授，水生所朱作言院士，孫永華研究員、葛峰研究員、羅大極研究員，陳戟博士及博士研究生陳露參加了該研究工作。

該研究得到國家自然科學(xué)基金創(chuàng )新研究群體、中科院戰略性先導科技專(zhuān)項、中科院國際伙伴計劃及國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的資助。