从受精卵到囊胚的单细胞基因表达分析揭示的牛系特征( Bovine Lineage Specification Revealed by Single-Cell Gene Expression Analysis from Zygote to Blastocyst )

Q Wei L Zhong S Zhang H Mu J Xiang L Yue Y Dai J Han bovine preimplantation embryo single-cell gene expression lineage specification

着床前胚胎经过合子基因组激活和谱系规范，在囊胚晚期形成三种不同的细胞类型。这一进展的分子机制在牛体内很大程度上是未知的。在这里，我们试图在单细胞水平上分析一组广泛的调节因子，以确定与牛囊胚发育有关的事件。利用定量微流控技术在单细胞中分析了牛植入前胚胎384个细胞中96个已知在早期胚胎发育和维持干细胞多能性中起作用的基因的mRNA水平。发育转变可以通过不同的基因表达谱来区分，我们发现NOTCH1在发育早期表达，而T-box3(TBX3)和成纤维细胞生长因子受体4(FGFR4)在发育晚期表达。根据谱系特异性基因如DAB2、尾型同源盒2(CDX2)、转运非胃alpha2亚基的ATPase H+/K+亚基(ATP12A)、角蛋白8(KRT8)和营养外胚层转录因子AP-2 alpha(TFAP2A)的表达模式,在牛扩张囊胚中可分离出三个谱系；原始内胚层GATA结合蛋白6(GATA6)和goosecoid同源盒(GSC)；和表母细胞的Nanog同源盒(Nanog)、畸胎癌衍生生长因子1(TDGF1)和PR/SET结构域14(PRDM14)。此外，桑椹胚的卵裂球中还存在一些谱系特异性基因的共表达。牛的营养外胚层和内细胞质量谱系发生的晚于小鼠，KRT8可能是牛营养外胚层细胞的早期标记。我们确定TDGF1和PRDM14可能在牛囊胚的原始内胚层和表母细胞的分化中起关键作用。本研究结果为牛胚胎早期命运的确定提供了理论依据，为牛胚胎干细胞的获得提供了理论依据。

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