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哺乳动物卵母细胞通过体细胞核移植(SCNT)可以将体细胞重编程为全能状态以实现动物克隆。然而,由于重编程过程中存在的诸多缺陷,大多数克隆胚胎在早期阶段发育阻滞。对于核移植胚胎发育率低的问题,研究的焦点基本在其早期发育的分子机理上,到目前为止,仅发现通过组蛋白去甲基化酶的异位表达减少H3K9me3可以大大促进SCNT胚胎发育,其潜在的分子调控机制仍没有被精准解析。本论文中,我们首先综合分析了小鼠体外受精和不同发育命运的体细胞核移植胚胎的转录组表达图谱。通过系统分析不同发育命运克隆胚胎中全基因组表达分子差异,我们发现细胞凋亡、自噬、胞吞和DNA修复等重要功能通路的异常激活是核移植2-cell胚胎阻滞的关键因素;干细胞多能性维持、DNA修复、细胞周期和自噬的异常激活是核移植4-cell胚胎阻滞的标志性事件。通过对不同发育命运的SCNT胚胎之间的转录组比较,我们在转录因子、多能性维持基因、组蛋白表观修饰因子、DNA/RNA去甲基化酶基因等与核重编程调控相关的关键因子中筛选出一系列可能影响核移植胚胎2-cell和4-cell胚胎发育阻滞相关核心基因簇:Ascl2、Bmp7、Kdm4d、Kat2b、Srcap和Zfp217基因属于克隆胚胎2-cell阻滞关键调控因子;Sall4、Ctr9、Vegfa、Hinfp、Kdm3b、Kdm5a、Kdm5b、Ctnnb1、Hdac4、Brca2、Yeats4、Atxu7和Arid4b在克隆胚胎4-cell是发挥重要的调控作用,这些基因在未阻滞克隆胚胎中高表达;Zscan4c、Id1、Pou6f1、Cited1、Nanog、Dppa2、Fgf4、Med17、Cnot1、Kdm4b、Kdm3a、Kdm7a、Kat8、Elp6、Eid1、Gadd45a、Tet1、Tet2等基因在不同命运克隆胚胎2-cell和4-cell与正常胚胎相比均存在差异,属于克隆胚胎持续未正常激活的分子标记,其中小部分基因已有研究报道,这些分子差异也许能解释SCNT胚胎发育阻滞的现象。此外,我们还对比分析了组蛋白去甲基化酶Kdm4b/4d以及Kdm5b能够克服核移植胚胎发育阻滞、提高克隆胚胎发育潜能的潜在分子机制,发现关键性的通路及核心基因簇的激活发挥了重要作用。Kdm4b/4d可以在2-cell促进维持端粒的关键调控因子Zscan4c和Zscan4d的表达。此外,我们还发现Kdm4d在2-cell阶段可以特异性激活Kdm5b、Tet1和Id1,鉴定出Kdm4d显著提高SCNT胚胎细胞囊胚率分子标记。另外,我们发现Kdm5b在4-cell可以激活干细胞维持和DNA修复等通路以及关键因子Ubtfl1、Nr5a2、Prdm14、Thoc5、Dppa3和Klf5的表达,这些关键基因的激活可能是组蛋白去甲基化酶可以克服SCNT胚胎阻滞的重要因素之一。我们的研究发现为探索调控SCNT介导的体细胞重编程的潜在分子机制和关键因子提供了重要理论依据,为深入阐明细胞重编程的分子调控机制提供一定帮助。