不同个体水牛体细胞克隆效率差异的分子机制研究

In order to explore the mechanism of epigenetics and physiological metabolism leading to the different cloning efficiency of somatic cells from different buffalo individuals, this project is undertaken to investigate the nuclear ultrastructure, epigenetic modification, proliferation and energy metabolism characteristics of buffalo donor cell lines with different cloning efficiency. Meanwhile, single nucleotide polymorphism (SNP), key factors and molecular marks related to the cloning efficiency of buffalo somatic cells will also be explored in this project. These research works will assists us to understand the molecular mechanism leading to the difference in cloning efficiency of buffalo somatic cells from different individuals, and set up a protocol to predict the cloning efficiency of buffalo somatic cells, which will promote the application of buffalo somatic cell cloning in buffalo production.

本项目针对来自不同个体水牛体细胞的克隆效率存在明显差异，围绕水牛体细胞克隆效率差异的表观遗传机制和生理代谢机制等科学问题，拟系统研究不同克隆效率水牛供体细胞系的细胞核超微结构、表观遗传修饰状态、增殖速度和能量代谢等遗传和生理学特性，检测分析与克隆效率相关SNP，探寻与重编程能力和克隆效率相关的关键因子和分子标记。项目研究将有望深入认识水牛体细胞克隆效率差异的分子机制，建立预测水牛体细胞克隆效率的技术体系，为水牛体细胞克隆技术的推广应用奠定基础。

本项目针对来自不同个体水牛体细胞的克隆效率存在明显差异，围绕水牛体细胞克隆效率差异的表观遗传机制和生理代谢机制等科学问题进行系统的研究。对不同克隆效率水牛供体细胞系的细胞核超微结构、表观遗传修饰状态、增殖速度和能量代谢等遗传和生理学特性进行检测，发现克隆效率高的供体细胞具有核内异染色质较少，核仁处于转录活跃状态，线粒体数量少等超微结构特征；具有H3K9ac修饰水平高， DNA甲基化、H3K9me3甲基化修饰水平低的表观遗传特征；具有能量代谢旺盛的特点。采用ChIP-seq技术从全基因组水平对克隆效率差异显著的两个细胞系（BFF1和BFF2）的H3K9me3和H3K9ac修饰位点进行解析，发现H3K9ac修饰与代谢通路调控密切相关。进一步采用小分子化合物PS48增强细胞的葡萄糖酵解代谢途径或添加其代谢中间产物乳酸，可以提高细胞的组蛋白乙酰化修饰水平，使染色质构型趋向松散状态；去乙酰化酶抑制剂TSA和Scriptaid亦可通过促进细胞的糖酵解代谢途径，提高H3K9ac的修饰水平，进而提高其克隆胚胎的发育潜能。项目研究初步探明了水牛体细胞克隆效率差异的分子机制，丰富了我们对体细胞重编程过程中关键生理和分子事件的认识，为提高水牛体细胞克隆效率及该技术的推广应用奠定基础。