近日来自武汉大学生命科学学院的研究人员在减数分裂表观遗传学调控研究中取得新突破，相关论文“DNA demethylation and USF regulate the meiosis-specific expression of the mouse Miwi”，在线发表于遗传学领域著名学术期刊《PLoS Genetics》上，并被该杂志选为“Featured Research”。

武汉大学生命科学学院周荣家教授和程汉华教授为这篇论文的共同通讯作者，前者的主要研究方向为早期胚胎发育、分化和器官形成过程中所涉及的众多基因的时空表达与调控。后者致力于动物及人类分子细胞生物学和分子发育遗传学方面的研究。博士生侯宇为文章的第一作者。

在各种不同的基因沉默过程中，小分子RNA联合Argonaute蛋白作为一种序列特异性的指引来调节信使mRNA的稳定性、蛋白的合成、染色质的组构和基因组的结构。在动物中，Argonaute蛋白分为两种亚家族，其中一种亚家族——Piwi蛋白家族，为无脊椎动物的精子和干细胞的发育所必需。两种Piwi蛋白家族成员：MILI 和MIWI是小鼠精子形成所必需的，然而直到现在研究人员对于调控Miwi基因表达的机制还不是很清楚。

在这篇文章中，研究人员通过突变分析和转基因小鼠模型，鉴别了小鼠Miwi基因303bp的近侧启动子区域，这一区域调控了减数分裂过程中从中粗线期（midpachyten）精母细胞到圆形精细胞的特异表达。

研究人员鉴别了Miwi基因核心启动子内转录因子NF-Y（核因子Y）和USF（上游刺激因子）结合位点的特征，发现两种因子都特异性地结合并激活了Miwi启动子。近端启动子三个CpG岛的甲基化图谱揭示CpG岛甲基化状态和生殖细胞类型特异性Miwi表达之间存在显著的负相关性。在启动子E2盒（box）内USF结合位点的CpG甲基化抑制了USF的结合。转基因Miwi-EGFP和内源性Miwi揭示了Miwi-EGFP转基因小鼠生殖细胞内Miwi的亚细胞共定位模式。此外，Miwi启动子驱动转基因的DNA甲基化突破与内源性Miwi启动子相似，表明Miwi转基因通过体内甲基化作用发生了表观遗传学修饰确保了其时空表达。 

新研究通过转基因小鼠体内甲基亚模式（一种表观遗传方式）的研究，建立了探索减数分裂过程及分子细胞学机制的实验模型, 揭示了Miwi基因在减数分裂过程中时空表达的表观遗传调控机制。有助于探索二倍体向单倍体细胞的分化机制，以及认识在不同时期及特定位置的细胞分化过程。为深入探索细胞分化和发育机制提供了重要基础。

（生物通：何嫱）