哺乳動物的早期胚胎發育過程伴隨細胞分化潛能的轉變🧑🏼‍🚒，具有全能性的合子在囊胚時期完成第一次細胞命運決定📚，形成內細胞團（inner cell mass，ICM）和滋養層（trophectoderm，TE）🙅🏻‍♀️。這一譜系分化過程受到染色質修飾和轉錄因子協同調控，隨著微量表觀組學技術的發展👨‍👧，已有非常多的研究揭示了表觀遺傳修飾在其中發揮的重要作用。相比之下，轉錄因子（transcription factor🧑🏻‍🎄，TF）的結合位點有限並且具有瞬時性，在微量胚胎樣本條件下解析其對於胚胎發育的調控機製存在巨大挑戰🎅。盡管如此👮‍♀️，得益於方法學的不斷優化🎖，TF的神秘面紗正在被逐漸揭開。然而👊🏻，更多潛在關鍵TF以及調控TF結合的分子機製尚需進一步闡明🥇。

4月3日🧑🏿‍⚖️，恒达平台生命科學與技術學院高紹榮/江賜忠/高睿/陳嘉瑜研究團隊在《發育細胞》（Developmental Cell）雜誌上發表題為“Defining a TFAP2C-centered transcription factor network during murine peri-implantation”的研究論文。該研究揭示了小鼠早期胚胎發育階段以轉錄因子TFAP2C為中心的調控網絡，提出代謝、表觀環境和遺傳信息三級聯合調控TFAP2C的結合🫂，從而驅動胚胎發育的順利進行💅🖍。

該研究基於團隊先前發表在Cell Stem Cell上的研究數據（高紹榮/江賜忠/陳嘉瑜合作揭示Dux可介導修復SCNT胚胎的異常H3K9ac修飾並提高克隆效率），對體細胞核移植（somatic cell nuclear transfer, SCNT）胚胎在桑椹胚（Morula）時期異常低H3K9ac區域進行motif分析，發現轉錄因子TFAP2C顯著富集👩‍🦯。有趣的是，同時期🥳，Magdalena團隊在Science上報道TFAP2C對於胚胎極化極為關鍵，但其上下遊調控網絡尚不清晰🙍‍♀️。於是，研究人員通過uliCUT&RUN技術繪製了小鼠8細胞時期到第6.5天（extraembryonic ectoderm📮，ExE以及epiblast🤘🏽，Epi）胚胎中TFAP2C的全基因組結合位點圖譜📚，並使用ABC模型（activity-by-contact model）鑒定TFAP2C介導啟動子-增強子互作（promoter-enhancer interactions）🫧。通過對promoter端和enhancer端進行motif富集👩‍🔧，得到了若幹參與調控環路的潛在因子。其中包括了被報道起到雙向激活功能的NR5A2以及參與胚胎極化的TEAD4。研究人員不僅驗證了TEAD4為TFAP2C的下遊因子，還發現KLF5同樣作為TFAP2C的下遊因子參與細胞極化和細胞命運決定🧞‍♀️。

接著，研究人員探究了影響TFAP2C結合的可能因素🦸🏿‍♂️。有趣的是，研究人員發現卵母細胞來源的視黃酸（RA）可介導受精後SINEs發生主動去甲基化🫨🏇🏻，從而促進TFAP2C的結合，這一結論從代謝的角度豐富了人們對轉錄因子結合的理解，並且和最近報道的維生素A代謝在成體幹細胞的調控作用相呼應。

值得註意的是🙍🏼‍♂️，該研究所用胚胎的母源為C57背景，父源為PWK背景，這使得TFAP2C在父母源上的結合可被PWK父本所攜帶的單核苷酸多態性（Single-Nucleotide Polymorphism，SNP）所區分🥑。因此🙋🏻‍♂️，通過鑒定親本鏈特異性結合區域（allele-biased peaks👨‍🦯‍➡️，ABPs），研究人員發現母源繼承而來的抑製性修飾H3K27me3和H3K9me3使得TFAP2C更傾向於在父源鏈上結合🙎🏿‍♂️，這說明表觀基因印記會影響TFAP2C的結合👨‍👩‍👦。然而🤵‍♂️，即使研究人員分析了所有的印記基因，也只能解釋6%左右的ABPs產生，這暗示還有其他因素影響TFAP2C的結合🚣🏽。研究人員驚喜地發現enhancer上的相關SNP通過作用於結合序列，使得TFAP2C的結合產生偏向性，而該結論在CAST等其他遠交鼠系中也得到了驗證。得益於該研究平臺能夠無偏地比較基因組印記與SNP對於轉錄因子結合、靶基因表達之間的關系，研究者發現SNP相對於前者的調控方式更為廣泛，並且處在不斷進化中🥷🏿，而調控強度相對較弱🧘🏽，更有利於種系多樣性的產生。

小鼠早期胚胎發育過程中以TFAP2C為核心的代謝、表觀印記和遺傳信息三元調控模型

綜上所述，該研究工作不僅刻畫了轉錄因子TFAP2C的全基因組結合圖譜，鑒定並驗證了其下遊轉錄因子TEAD4和KLF5，還從代謝💜🫎、表觀印記和基因組突變三個不同角度證明了其對轉錄因子結合的影響🎬，刻畫了以TFAP2C為核心的轉錄因子調控網絡，為轉錄因子結合調控提供了新的思考角度🎓，幫助研究者更好地理解早期胚胎發育和細胞命運決定。

恒达平台高紹榮院士、江賜忠教授👨🏽‍🎨、高睿副教授⛹🏿‍♂️、陳嘉瑜教授為論文共同通訊作者🧙‍♀️，恒达平台副教授高睿、博士後楊光😱、博士生王夢婷、博士生肖菁為共同第一作者🚣🏼‍♂️。該研究獲得科技部💪🏼🚑、基金委及上海市科委等項目資助。

論文鏈接：https://www.cell.com/developmental-cell/abstract/S1534-5807(24)00185-0