来源：安诺基因
受精过程中，高度特化的精子和卵母细胞基因组被重建并赋予全能性，然而重编程事件的机制仍不清楚，普遍认为组蛋白修饰酶可能在此过程中发挥作用。安诺基因联合法国居里研究所等单位，利用单细胞转录组测序技术对小鼠早期胚胎发育进行研究，发现卵母细胞来源的组蛋白去甲基化酶LSD1/KDM1A在合子基因组激活过程中起到调控染色质和转录谱的关键作用，该成果发表于2016年2月2日的《eLIFE》（影响因子9.322）。
安诺基因联合法国居里研究所等单位，通过对小鼠的早期胚胎发育的研究，探索了卵母细胞来源的组蛋白去甲基化酶LSD1/KDM1A的功能作用。
为了研究LSD1在小鼠早期胚胎的功能作用，研究者首先删除了卵母细胞中的Lsd1/kdm1a，结果发现Lsd1突变的雌性个体部分出现严重的MII卵母细胞纺锤体构成损伤，以至于不能进行受精后的第二次卵裂。
研究者继续发现，KDM1A蛋白的缺失导致H3K9me3在合子时期特异的升高，表明受精后KDM1A间接修饰组蛋白的甲基化。
受精之后，母系来源的RNA和蛋白起始胚胎发育，然后合子基因组开始逐渐激活（ZGA），ZGA主要分为2个时期（图4A）。研究发现KDM1A缺失导致染色质改变，接下来进一步检测转录组是否受到KDM1A缺失的影响。
用单细胞转录组测序的方法对Δm/wt胚胎和f/wt胚胎进行研究发现，在二细胞期，和f/wt胚胎相比，Δm/wt胚胎中有约45%的基因表达水平发生显著变化，其中约21%上调，约24%下调（图4B）。基因表达水平的聚类分析也发现Δm/wt胚胎和f/wt胚胎明显分为两类（图4C）。然后，根据最近的Database of Transcriptome inMouse Early Embryos (DBTMEE)，对RNA-seq的数据进行分类比较，发现KDM1A的缺失影响了二细胞期基因的表达（图4D）。为了验证RNA-seq的结果，选择了4个特异表达的染色质相关基因（Atrx 、 H2Az 、Suv39h1、Klf4）进行qRT-PCR验证（图4E）。差异基因的GO分析发现Δm/wt胚胎中上调的基因主要涉及蛋白转运和定位，下调的基因主要涉及核糖体合成（图4F）。
图4 转录组分析发现KDM1A缺失导致ZGA异常 A.胚胎发育过重中RNA-seq取样示意图。B.Δm/wt胚胎和f/wt胚胎的差异表达基因。表达量变化倍数大于2为上调（黄色），小于0.5为下调（绿色），大于0.5小于2为一致的（灰色）。相应基因数如图右侧所示。C.f/wt组(floxE1 toE8)和Δm/wt组(ΔmE1 to E8)二细胞期胚胎来源的16个样本基因表达模式聚类分析。D.根据DBTMEE对RNA-seq数据进行分类比较。E.f/wt组(白色)和Δm/wt组（黑色）中染色质编码基因表达水平比较。MII期卵母细胞 (Oo, n=7)，二细胞期胚胎 (2C, n=10). *表 示p<0.05，**表示p<0.001.F.差异基因的GO分析。展示生物学功能中最显著富集的6个条目。
Kdm1a突变的胚胎表现出LINE-1表达明显升高并使得H3K9me3在可假定的臂间异染色质区（NLBs）发生异常富集，并指出母源KDM1A蛋白可能在近着丝粒区域具有潜在的作用，值得未来更深入的探索。
综上，研究结果表明，KDM1A在合子受精过程可能起到关键作用，不仅构建了正确的表观遗传图谱，还保留了基因组的完整性，开启并驱动了小鼠早期发育基因组表达的新模式。该研究证实了KDM1A作为母源因子作用于生命伊始，并塑造了早期胚胎组蛋白甲基化和转录组的全景图。
研究亮点：单细胞测序建功
本研究中，研究者采用Smart-seq2扩增，Illumina HiSeq 2500，SE50的测序策略进行了共26个单细胞样本的转录组测序，发现KDM1A缺失导致ZGA异常，进而揭示了KDM1A在合子受精过程中的重要作用。
安诺基因早在2015年初，便在国内首家推出单细胞测序技术整体解决方案，经过不断升级，现已丰富至三大组学、五个高端产品，涵盖单细胞基因组测序、单细胞转录组测序、单细胞甲基化测序、单细胞Hi-C测序以及单细胞基因组与转录组平行测序(G&T-Seq)，这些技术能够有针对性并准确服务于不同的研究策略和实验目的，随着基础研究的深入，单细胞测序将助力癌症、生殖发育、神经科学、免疫等研究领域不断取得新的突破。
参考文献：
Ancelin K, Syx L, Borensztein M, et al. Maternal LSD1/KDM1A is an essential regulator of chromatin and transcription landscapes during zygotic genome activation[J]. eLife, 2016: e08851.