小鼠早期胚胎发育是一个复杂而精细的过程,其中包含合子基因组激活(Zygotic genome activation,ZGA)、胚胎致密化(Compaction)以及第一次细胞分化(即第一次命运决定)等多个关键性的事件,在这些过程中有多个转录因子和表观修饰因子发挥重要作用。对这些关键调控因子在胚胎发育过程中的作用机制进行探究,是我们了解发育过程复杂性和系统性的基础。然而在小鼠胚胎早期发生过程中ZGA的主要决定因素尚有争议。本实验室通过高通量测序技术研究发现由KDM4D和KDM4E调控牛IVF胚胎ZGA时期组蛋白H3的赖氨酸9二甲基和三甲基化修饰的抹除和胚胎发育,并在SCNT胚胎中影响体细胞重编程。KDM4A(JMJD2A)作为一种赖氨酸脱甲基酶,也能够从组蛋白H3的赖氨酸9去除二甲基和三甲基化,从而维持转录活性。但迄今为止,还没有研究详细探讨KDM4A在正常发育过程中的生理作用。本研究通过对KDM4A敲除型和野生型早期胚胎的高通量测序数据进行生物信息学分析,并通过显微注射技术对小鼠受精卵中KDM4A基因的表达进行干扰,以此研究KDM4A在小鼠早期胚胎发育中的生物学功能。研究结果如下:(1)通过生物信息学方法对KDM4A敲除和野生型小鼠的RNA-Seq数据进行差异基因和可变剪接分析,结果显示KDM4A敲除型与野生型小鼠胚胎相比,基因表达和剪接模式有显著差异,这些基因具有差异明显的生物学功能,而这些差异可能是由于KDM4A通过调控组蛋白修饰和剪接因子相关基因的表达产生的。(2)通过定量实验,确定了小鼠早期胚胎发育过程中KDM4A基因表达模式。(3)通过干扰片段显微注射实验,研究敲降KDM4A基因对小鼠胚胎发育的影响。结果发现,干扰KDM4A基因不影响2细胞期胚胎的卵裂率,但早期胚胎的囊胚率降低,证明其对早期胚胎发育有促进作用。(4)对干扰KDM4A的小鼠2细胞期胚胎进行HSP70.1、Zscan4d等合子基因表达的定量验证,结果表明KDM4A参与部分小鼠合子基因的激活。(5)免疫荧光染色和Western Blot实验检测敲降KDM4A基因的2细胞期小鼠胚胎中H3K9me3的修饰,并通过定量对DDX39、Hnrnpu、Prpf38a以及Rbm39剪接因子基因进行检测,实验结果表明KDM4A可通过去除2细胞期H3K9me3修饰以及影响剪接因子相关基因的表达调控小鼠早期胚胎发育。综上所述,本论文研究了赖氨酸脱甲基酶KDM4A在小鼠早期胚胎发育过程中的生物学功能,验证了KDM4A通过参与去除2细胞期小鼠胚胎H3K9me3修饰以及影响剪接因子相关基因的表达调控小鼠胚胎后续发育。