Die zygotische Genomaktivierung (ZGA) bezeichnet die Initiierung der Genexpression nach der Befruchtung.
Die Verschmelzung zweier transkriptionell stiller Gameten, Eizelle und Spermium, erzeugt eine totipotente Zygote, die die zygotische Transkription aktiviert, um die weitere Entwicklung zu unterstützen.
Der erste große Entwicklungsübergang in Wirbeltierembryonen ist die Transition von maternal zu zygotisch (MZT), bei dem die maternalen mRNAs abgebaut werden und die zygotische Transkription beginnt. Während der MZT übernimmt der Embryo die Kontrolle über die Genexpression, um die Zelldifferenzierung und die weitere Entwicklung zu steuern. Die zygotische Genomaktivierung wird mechanistisch mit anderen embryonalen Ereignissen koordiniert, darunter Veränderungen im Zellzyklus und im Verhältnis zwischen nukleären und cytoplasmatischen Komponenten, als auch durch epigenetische Reprogrammierung, einschließlich Veränderungen der Histonmodifikation, der Chromatinzugänglichkeit und der dreidimensionalen (3D) Chromatinstruktur. Ein Versagen der ZGA führt häufig zu einer Entwicklungsstörung, die ein wesentlicher Faktor für Unfruchtbarkeit und Fehlgeburten ist.
Säugetiere Es gibt erhebliche Unterschiede im Entwicklungstempo bei Säugetieren. Diese Unterschiede zeigen sich nicht nur in der fötalen Entwicklung während der Ereignisse nach der Implantation, sondern spiegeln sich auch im Vorbereitungs- und Initiierungsprozess der zygotischen Genomaktivierung. So findet die ZGA beispielsweise im späten 2-Zell-Stadium (Maus), im 4-Zell-Stadium (Schwein), im 8-Zell-Stadium (Mensch) und im 8- bis 16-Zell-Stadium (Rind) statt. Obwohl die molekularen Details der zygotischen Genomaktivierung (ZGA) bei den meisten Arten noch nicht gut verstanden sind, zeigen viele Studien, das ein oder mehrere Pionier-Transkriptionsfaktoren die zygotische Transkription auslösen.
Menschen Obwohl Untersuchungen an ZGA-Modellen von Säugetieren wichtige proteinkodierende Gene identifiziert haben, die für das ZGA-Netzwerk unerlässlich sind, sind die Ursachen für das Versagen der menschlichen ZGA, eine Ursache für frühe Fehlgeburten, noch kaum verstanden. Transkriptom-Datensätze zeigen, dass die long terminal repeat (LTR)-Familien MLT2A1 und MLT2A2 vor allem in menschlichen Vier- und Achtzell-Embryonen exprimiert werden. LTR-Retrotransposons sind im menschlichen Genom weit verbreitet. Sie haben sich durch retrovirale Integration in der Keimbahn-DNA angesammelt und sind latente genetische Module. Eine Studie aus dem Jahr 2016 zeigt, dass von MLT2A1 abgeleitete chimäre RNAs als wesentliche Regulatoren fungieren, die die globale Transkriptionsaktivierung während der menschlichen ZGA koordinieren. Ein Verlust von MLT2A1 führt zum Entwicklungsstopp des Embryos im 8-Zell-Stadium.
Einzelnachweise
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