X染色体失活（XCI）是指雌性哺乳类细胞中，两条X染色体的其中之一失去活性的现象，过程中X染色体会被包装成异染色质，进而因功能受抑制而沉默化。Xist RNA是能引发X染色体沉默的长片段ncRNA，尽管Xist对XCI是必要的，但其对胚胎植入前的印记XCI的精确作用尚存争议。近日，安诺优达与法国居里所的研究人员对其进行完整探索发现：X染色体失活完全由Xist唯一决定，其剂量补偿失败对植入后胚胎有致命性影响。成果发表在国际顶级期刊Nature Structure & Molecular Biology。

在哺乳动物中，雄性（XY）和雌性（XX）的性染色体结构的差异会导致剂量补偿策略的演变，其中包括在雌性中发生的X染色体转录沉默。Xist仅在父本的等位基因介导的父本X染色体（paternal X Xp）失活。在小鼠中，X染色体失活首次出现于胚胎植入前阶段，根据报道：Xp 基因的沉默与 Xist 缺失有关。但是前期的研究都是仅对于几个基因的分析。

法国居里研究所团队的Maud Borensztein等人利用单细胞转录组测序（scRNA-seq）技术，在小鼠早期胚胎的不同阶段，对完全依赖于Xist介导的印记XCI进行了完整探索。

研究者用scRNA-seq绘制了Xp和Xm染色体的动态表达图谱。材料来自两个品系正反交的小鼠F1代胚胎——从2细胞到囊胚期，其中24,499个参考的小鼠基因，其中15,581个基因至少在一个发育阶段被检测到表达，包含580个X染色体基因，最终确认了125个高表达基因。

研究者首先探索了早期胚胎的印记XCI的基因沉默程度和影响因素，结果显示XCI的基因沉默程度主要影响因素来自其父本和母本的杂交种类，其次是性别，而且性别的差异在32细胞和囊胚期最小，推测原因就来自于XCI引起的剂量补偿。

接下来，研究人员探索了XCI发生的时机，发现在8细胞时期X连锁基因表现为明显的母系偏移，直到囊胚期，这种现象越发明显，表明XCI在此时期进行的非常彻底。研究发现：“早期和中期比晚期沉默的基因更倾向于位置上靠近失活中心；这些发现表明在XCI印记期间，Xist RNA扮演重要的早期启动基因的角色。表明XCI的启动由Xist唯一决定。”

为了探究XCI是否在Xist不表达的情况下还存在，研究者构建了父系Xist敲除(XistpatΔ)模型：“正如预期的，明显的剂量补偿缺失出现在突变体中，在XistpatΔ胚胎中，伴X染色体基因保持明显的双等位表达；直到囊胚期，XCI非常彻底地发生在野生型雌性中”。在XistpatΔ雌性囊胚中许多下调的基因与外胚组织的通路，胚胎生长和细胞活性是有联系的。

Maud表示：“XistpatΔ导致的XCI，使几个多潜能基因的过表达和Rhox5大量的过表达，最终阻碍了外胚的发展。”

安诺基因作为本次研究的核心技术——scRNA-seq提供者，其数据结果在文章中经过综合分析被证实是准确的。

综合来看，此研究证实启动印记的X染色体失活完全需要Xist的调控，其剂量补偿失败对植入后胚胎有致命性影响，揭示了早期胚胎发育中基因组和表观的变化是以X染色体的转录沉默为基础。

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