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

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

那么原始生殖細(xì)胞因何而成？

目前有關(guān)原始生殖細(xì)胞的形成有兩種學(xué)說，第一種是以小鼠和人為代表的“后成論”，認(rèn)為原始生殖細(xì)胞由其周圍細(xì)胞分泌的信號誘導(dǎo)形成；第二種是以模式生物斑馬魚、果蠅及線蟲等為代表的“先成論”，認(rèn)為原始生殖細(xì)胞是由卵母細(xì)胞生殖質(zhì)(Germ plasm)決定，早期胚胎發(fā)育過程中獲得生殖質(zhì)組分的細(xì)胞將特化為原始生殖細(xì)胞。

斑馬魚生殖質(zhì)在早期胚胎卵裂過程中逐漸向分裂溝處聚集，生殖質(zhì)聚集障礙會導(dǎo)致PGC無法特化形成，說明生殖質(zhì)聚集對PGC特化是必需的。但是，胚胎細(xì)胞獲得生殖質(zhì)進(jìn)而特化成為原始生殖細(xì)胞的生物學(xué)過程如何調(diào)控？籠罩著層層神秘的面紗，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(tuán)隊(duì)以斑馬魚為模型開展研究，發(fā)現(xiàn)生殖質(zhì)聚集和原始生殖細(xì)胞特化需要Sinhcaf介導(dǎo)的組蛋白去乙酰化的調(diào)控作用，并進(jìn)一步證實(shí)該調(diào)控作用是通過靶向激活驅(qū)動蛋白因子Kif26ab的轉(zhuǎn)錄而實(shí)現(xiàn)（圖1）。斑馬魚生殖質(zhì)聚集和原始生殖細(xì)胞特化過程如同一部被加密的“機(jī)器”，而Sinhcaf蛋白是啟動這部機(jī)器所需的“密碼”之一。

圖1 Sinhcaf通過kif26ab調(diào)控斑馬魚生殖質(zhì)聚集和PGC特化的作用模式圖

該研究團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建斑馬魚sinhcaf基因敲除和過表達(dá)的家系，驚喜地發(fā)現(xiàn)sinhcaf基因敲除胚胎特化形成的原始生殖細(xì)胞數(shù)目減少，成年后性別偏向雄性，而sinhcaf過表達(dá)胚胎特化形成的原始生殖細(xì)胞數(shù)目增加，成年后性別偏向雌性?；蚯贸蚁抵挟愇贿^表達(dá)sinhcaf可恢復(fù)突變體中原始生殖細(xì)胞數(shù)目和性別比例。

進(jìn)一步對sinhcaf調(diào)控斑馬魚原始生殖細(xì)胞形成的分子機(jī)制進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Sinhcaf是組蛋白去乙酰化酶復(fù)合體的組分之一，敲除sinhcaf后引起斑馬魚成熟期卵泡中組蛋白3乙?；斤@著升高，伴隨著驅(qū)動蛋白家族基因kif26ab表達(dá)顯著下降，CHIP實(shí)驗(yàn)表明Sinhcaf能靶向結(jié)合在驅(qū)動蛋白基因kif26ab的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)，且突變體中kif26ab轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)的組蛋白3乙?；缴险{(diào)，體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Sinhcaf可促進(jìn)kif26ab啟動子驅(qū)動的基因轉(zhuǎn)錄，表明Sinhcaf 對kif26ab基因轉(zhuǎn)錄激活有直接調(diào)控作用。

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

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

該發(fā)現(xiàn)初步打開了生殖質(zhì)是如何聚集并特化成為原始生殖細(xì)胞的一扇新窗，擴(kuò)展了目前對組蛋白去乙?；^程的生物學(xué)功能認(rèn)知，對于深入理解原始生殖細(xì)胞特化形成的分子機(jī)制以及組蛋白去乙酰化在生殖干細(xì)胞形成及發(fā)育中的生物學(xué)功能有重要意義。另外，該研究有望為魚類生殖操作精準(zhǔn)育種技術(shù)開發(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(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中科院國際伙伴計(jì)劃及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。