Developmental Cell：重磅!备孕男性也必要弥补叶酸

众所周知，父亲的生存方式会影响后辈的安康。然而，潜在的分子机制至今仍旧不分明。在小鼠和人，生养率和父系通报作用与在改动的精子后生旌旗灯号包含DNA甲基化，非编码RNA和组卵白相联系关系。

基于此，来自加拿年夜麦吉尔年夜学的 Sarah Kimmins传授率领团队，假如改动甲基供体可用性的饮食会改动精子和胚胎表观基因组，从而影响胚胎基因的表白和发育。并证实了叶酸缺乏（FD）饮食会改动发育基因和推定的加强子在精子中的组卵白H3赖氨酸4三甲基化（H3K4me3）。精子中H3K4me3改动的子集保留在植入前的胚胎中，并与胚胎基因表白失调无关。进一步使用遗传小鼠模子，此中父亲已在精子中预先存在H3K4me2 / 3的变动，成果显示FD饮食会加剧H3K4me3和胚胎基因表白的变动，招致发育缺点重大性添加。这些发现暗示父亲H3K4me3被通报到胚胎并影响基因表白和发育。这进一步标明，表观遗传差错会在精子中积聚，从而好转后辈的发育成果。相关研讨结果以“Histone H3 lysine 4 trimethylation in sperm is transmitted to the embryo and associated with diet-induced phenotypes in the offspring“为题，在线颁发在《Developmental Cell》杂志上。

研讨职员使用R / Bioconductor软件包csaw（v1.18.0）鉴定了精子中富含H3K4me3或H3K27me3的区域。扫除黑名单区域后，在整个基因组中，每个文库在150 bp滑动窗口中对图谱质量得分高于20的读数进行计数。为了估量全局配景旌旗灯号，对整个基因组中每个文库的2000 bp间断仓位进行了计数计数。接下里，研讨职员通过过滤具备配景（非特同性）富集的窗口并归并残剩的间断150 bp窗口来确定富集H3K4me3或H3K27me3的区域。使用整合基因组检查器（IGV）对轨迹进行视觉评价后，针对每个标志自力优化一切参数。带有日记的Windows 2保留非特同性富集程度超过5倍（关于H3K4me3精子数据）或超过7倍（关于H3K27me3精子数据）的倍数变动。归并残剩距离小于200 bp（关于H3K4me3精子数据）或小于400 bp（关于H3K27me3精子数据）的窗口。H3K4me3和H3K27me3精子数据的最年夜峰年夜小设置为7000 bp。这赋予了精子统共36418个H3K4me3区域和26526个H3K27me3区域。

为了进一步表征精子启动子处的H3K4me3和H3K27me3富集，接上去嘎你研讨团队研讨了T3四周H3K4me3和H3K27me3绝对于CpG密度±1 kb的散布。使用它们各自的密度曲线的局部最小临界值来界说在这些地位富集H3K4me3或H3K27me3的区域。与先前的研讨一致，在精子中CpG密度较高的区域次要发现了在精子中带有H3K4me3和H3K27me3的启动子。为了确定H3K4me3或H3K27me3富集程度在这些基因座上反映了分歧的功效种别，研讨职员将两种标志均分为高，中或低富集程度（图 （图2C2C 和 d（请参见资料和办法），并对属于每个种别的启动子进行基因本体阐发（图 （图2E2E– ）。具备高H3K4me3富集的启动子次要包含精子产生路径以及精子成熟和功效的其他相关生物学进程，例如剪接/转录调控，卵白质修饰和线粒体吞噬。尤其是，具备高H3K4me3程度的启动子富集了在精子产生前期（前瘦素的精密胞到细长的精子的细胞P 0.05）中召募的基因。具备中等H3K4me3富集的启动子参加细胞决裂和胚胎发育（图 （图2G，2G，弥补表S3B）以及晚期精子产生阶段（原始A型精原细胞到粗线型精子细胞，P 0.05，弥补图S6A）。低H3K4me3富集的启动子与细胞转运和旌旗灯号通路相关（图 （图2I，2I，弥补表S3C）。具备最高H3K27me3富集的启动子次要包含植入后的发育进程，例如神经元分解和肢体发育。中度和低度富集H3K27me3种别中的紧张路径与根本细胞进程和各类发育路径（例如骨骼体系形状产生）无关。与H3K4me3相反，在精子产生进程中表白的基因与以精子中H3K27me3程度低为标志的启动子相关。该阐发突出显示了精子H3K4me3和H3K27me3之间分歧的功效作用，但同时也提醒了精子中H3K4me3和H3K27me3的富集程度有助于分歧的生物学进程。

为明晰解精子产生进程中KDM1A的适量表白若何影响精子中的H3K4me3和H3K27me3，并确定这些标志是否与设定的遗传模子中的跨代表观遗传无关，研讨职员比拟了CRwt精子，TG和非TG精子的H3K4me3或H3K27me3富集。用于每个芯片起数据集以校订在样品非线性偏压黄土正常化并许可跨试验组强健比拟。一个H3K4me3 TG样品在多维标度（MDS）可视化（TG_A）中被辨认为异常值，并被扫除在上游阐发之外。基于归一化计数的样品之间类似性的可视化表现H3K4me3的CRwt，TG和nonTG试验组之间的清晰拆散，但不实用于H3K27me3。研讨职员末了确定了3894个H3K4me3启动子区域，与CRwt精子相比，TG精子中的H3K4me3（deH3K4me3）差别富集（FDR 0.2），此中TG精子中的H3K4me3富集度添加了好多。相反，咱们只发现了一个非启动子精子中CRTG精子中H3K27me3富集水平分歧的启动子（FDR 0.2）。TG精子中带有deH3K4me3的启动子的基因本体阐发包含波及转录或翻译调控，染色质修饰和发育的路径。令人诧异的是，与CRwt精子相比，非TG精子中856个具备H3K4me3的启动子差别富集，此中75.7％的启动子与TG精子中与deH3K4me3堆叠的启动子堆叠。综上，这些发现标明，在咱们过表白KDM1A的遗传小鼠模子中，精子H3K4me3产生了改动，而且逃走了表观遗传重编程。