本文是一篇综述文章，由Anastasiia Bondarieva和Kikuë Tachibana共同撰写，发表于2024年的《Current Opinion in Genetics & Development》期刊，题为“Genome Folding and Zygotic Genome Activation in Mammalian Preimplantation Embryos”。文章主要探讨了哺乳动物早期胚胎发育过程中染色质三维（3D）结构的动态变化及其与合子基因组激活（Zygotic Genome Activation, ZGA）之间的关系。
本文的第一作者是Anastasiia Bondarieva，通讯作者是Kikuë Tachibana，两人均来自德国马克斯·普朗克生物化学研究所（Max Planck Institute of Biochemistry）的“全能性”研究部门。文章发表于《Current Opinion in Genetics & Development》期刊，属于“基因组结构与表达”主题专刊。
哺乳动物的早期胚胎发育是一个高度动态的过程，涉及染色质的重编程和三维结构的重新组织。合子（zygote）是由精子和卵子融合形成的全能性细胞，能够发育成所有细胞类型，包括胚胎和胚外组织。在受精后，亲本基因组的染色质经历重编程，并通过一种依赖于黏连蛋白（cohesin）的环挤出机制（loop extrusion）形成染色质环（chromatin loops）和拓扑关联域（Topologically Associating Domains, TADs）。这些三维结构的形成与合子基因组激活（ZGA）密切相关，但二者之间的因果关系尚不明确。
染色质三维结构的形成与ZGA的关系
文章详细讨论了染色质三维结构在哺乳动物早期胚胎发育中的动态变化。染色质通过环挤出机制形成TADs和染色质环，这些结构的形成与ZGA密切相关。研究表明，TADs的绝缘强度在ZGA过程中逐渐增强，尤其是在小鼠胚胎中，TADs的形成与ZGA的时间点高度重合。然而，转录抑制实验表明，转录本身并不是TADs形成的必要条件，提示染色质三维结构的形成可能独立于ZGA。
染色质结构在配子和早期胚胎中的动态变化
文章还探讨了配子（精子和卵子）在成熟过程中染色质结构的动态变化。卵子在成熟过程中经历了从转录活跃状态到转录沉默状态的转变，伴随着染色质环和TADs强度的减弱。而精子染色质的结构则存在争议，部分研究表明精子染色质缺乏典型的TADs结构，而另一些研究则发现精子染色质中存在TADs和区室化（compartmentalisation）特征。
染色质结构对ZGA的影响
文章提出了一个假设，即染色质三维结构可能对ZGA的调控起到重要作用，尤其是在长距离增强子-启动子相互作用中。然而，短距离的增强子-启动子相互作用可能不依赖于黏连蛋白和CTCF（CCCTC-binding factor）。文章还讨论了染色质结构在ZGA中的潜在功能，特别是在增强子-启动子相互作用中的调控作用。
染色质结构的其他功能
除了对ZGA的影响，文章还探讨了染色质结构在胚胎发育中的其他功能。例如，核纤层相关域（Lamina-Associated Domains, LADs）在胚胎发育早期重新组织，可能与ZGA基因的表达调控有关。此外，文章还提到了一些新发现的染色质结构，如“喷泉”（fountains）和“喷射”（jets），这些结构可能在ZGA过程中起到重要作用。
本文综述了近年来关于哺乳动物早期胚胎发育中染色质三维结构与ZGA关系的研究进展，提出了染色质结构在ZGA中的潜在作用，并为未来的研究提供了新的方向。文章强调了染色质三维结构在胚胎发育中的重要性，尤其是在调控基因表达和增强子-启动子相互作用中的作用。此外，文章还指出了当前研究中的一些争议和未解决的问题，如精子染色质结构的争议以及染色质结构对ZGA的具体调控机制。
文章最后指出，配子形成和早期胚胎发育是染色质三维结构发生剧烈变化的时期，未来的研究需要结合单细胞基因组学和显微技术，进一步揭示染色质结构在ZGA中的具体作用。文章还提出了一个假设，即染色质三维结构可能对ZGA的调控起到重要作用，尤其是在长距离增强子-启动子相互作用中。未来的研究需要通过急性扰动实验来验证这一假设，并进一步揭示染色质结构在胚胎发育中的功能。
总的来说，本文为理解哺乳动物早期胚胎发育中染色质三维结构与ZGA的关系提供了重要的理论框架，并为未来的研究指明了方向。