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哺乳动物基因组DNA中的5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)作为一种稳定存在的表观遗传修饰，由DNA甲基转移酶(DNA methyltransferases，DNMTs)催化产生。近年研究发现，TET双加氧酶家族蛋白(TET dioxygenases，TET1/2/3)可以氧化5-甲基胞嘧啶，促进DNA去甲基化。虽然DNA甲基化在哺乳动物基因印记(genomic imprinting)和X染色体失活(X-chromosome inactivation)等生命活动过程中参与基因表达的调控，但是DNA甲基化以及TET双加氧酶介导的去甲基化在小鼠胚胎发育过程中的重要性仍有待深入阐明。 本研究中，我们利用生殖系特异性敲除小鼠模型得到Tet基因三敲除(Tet TKO)胚胎。通过一系列形态发育特征的检测，我们发现TKO胚胎原肠运动(gastrulation)存在缺陷，主要表现为原条(primitive streak)形成异常、轴中胚层(axial mesoderm)成熟受损和轴旁中胚层(paraxial mesoderm)不能特化，这些发育缺陷与Nodal信号通路过度激活的表型类似。Lefty1和Lefty2是Nodal信号通路的抑制蛋白，我们发现其在TKO胚胎中表达显著下调，很可能导致Nodal表达失控。在TET缺失的遗传背景下，突变Nodal一条等位基因即可部分修复发育缺陷的表型，暗示TKO胚胎的原肠运动缺陷主要是由于Nodal信号通路异常激活造成的。进一步的研究发现，TKO胚胎中Lefty基因的调控元件上甲基化异常升高，这可能直接导致Lefty基因的表达受到抑制。接着，我们在Tet TKO遗传背景下敲除DNA甲基转移酶基因Dnmt3a或者Dnmt3b，很大程度上恢复了Lefty-Nodal信号通路以及胚胎的形态发生(morphogenesis)。最后，我们通过在Tet1/2双敲除遗传背景下引入Tet3催化域点突变，发现Lefty基因的表达和胚胎原肠运动的确是依赖于TET双加氧酶的酶活，而不是TET蛋白的其他功能。 综上所述，我们的结果显示TET双加氧酶三个成员之间功能上相互协作，介导的DNA去甲基化，与DNMT介导的DNA甲基化相互拮抗，通过调控Lefty-Nodal信号通路控制胚胎原肠运动。该工作第一次在体内系统地揭示了胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理，为发育生物学提供了崭新的认识。