ZSCAN4在早期胚胎及多能干细胞中的作用及调节机制

含有锌指和SCAN结构域的蛋白质4(zinc finger and SCAN domain containing 4,ZSCAN4)在2细胞期胚胎以及胚胎干细胞中作为DNA结合蛋白质特异性表达。ZSCAN4能够调控早期胚胎发育过程,在合子基因组激活(zygotic genome activation,ZGA)期间通过促进DNA损伤修复和纠正染色体异常,以维持植入前胚胎的基因组和染色体完整性。在小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,mESCs)向2细胞样细胞转换期间,ZSCAN4与ATP依赖性染色质重塑因子相互作用,调节鼠内源性逆转录病毒L(murine endogenous retrovirus L,MERVL)增强子的活性,激活周边的2细胞期基因的表达,促进胚胎干细胞向2细胞样细胞的转变。ZSCAN4还能通过降低DNA甲基化水平同时介导异染色质沉默,并促使端粒重组和端粒延伸,保持基因组稳定性,进一步维持多能干细胞的无限自我更新能力和多能性,促进mESCs向胚胎2细胞样细胞转变。此外,ZSCAN4还能在重编程中重新激活早期胚胎基因,显著提高诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)的产生效率,降低iPSCs形成过程中的DNA损伤,并通过延长端粒保持基因组稳定性,从而促进无遗传缺陷和高质量iPSCs的生成。该文围绕ZSCAN4调控早期胚胎发育过程、介导多能干细胞的端粒延长以及在体细胞重编程中的作用等生物学功能展开论述,以期为早期胚胎发育、多能干细胞的维持以及重编程技术的优化提供参考。