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背景在配子发生及早期胚胎发育过程中经历了剧烈的表观遗传重编程,包括DNA甲基化、染色质可及性和组蛋白修饰的全基因组擦除与重建。表观修饰通过影响染色质开放的状态、基因组与转录因子的结合进一步影响基因表达。同时,表观基因组重塑的失败将会导致卵母细胞发育缺陷、合子基因组激活失败、胚胎停滞等问题。然而,组蛋白修饰H3K4me1被广泛认为是增强子标记,该修饰如何调控卵母细胞及早期胚胎各阶段的发育尚不清楚。目的明确组蛋白修饰H3K4me1在小鼠卵母细胞及植入前胚胎发育各阶段的定位及分布情况;探究组蛋白修饰H3K4me1在小鼠卵母细胞及植入前各阶段全基因组范围内（启动子区域及远端区域）的遗传-擦除-重建规律;阐明组蛋白修饰H3K4me1与染色质可及性在全基因范围内分布的协同。方法1.通过对小鼠腹腔注射孕马血清促性腺激素以及绒毛膜促性腺激素,根据药物注射时间,获取实验所需的卵母细胞及植入前各阶段胚胎;2.通过免疫荧光实验揭示组蛋白修饰H3K4me1在卵母细胞及植入前各阶段胚胎中的分布情况;3.通过对比分析本研究中的小鼠胚胎干细胞中H3K4me1的CUT＆RUN测序数据与公共数据库数据,验证CUT＆RUN方法在低输入量细胞中构建组蛋白修饰文库的可靠性;4.通过在小鼠卵母细胞及植入前各阶段胚胎构建组蛋白修饰H3K4me1的CUT＆RUN文库并进行高通量测序,绘制组蛋白修饰H3K4me1在卵母细胞及植入前胚胎各阶段全基因组范围图谱;5.利用生物信息学方法,解析组蛋白修饰H3K4me1的重编程规律,并结合H3K4me3及染色质可及性数据分析H3K4me1对基因表达及染色质开放的调控机制。结果1.免疫荧光实验结果表明:在小鼠卵母细胞、合子、植入前胚胎均可检测到组蛋白修饰H3K4me1的信号,且定位于细胞核内;2.CUT＆RUN实验结果的相关性分析表明:不同细胞浓度梯度的小鼠胚胎干细胞中获得的H3K4me1 CUT＆RUN数据之间的相关系数均在0.9以上,且各组数据与ENCODE数据库中的H3K4me1参考数据（ChIP-seq数据）的相关系数在0.8左右;3.CUT＆RUN实验结果表明:在小鼠GV卵母细胞、MII卵母细胞、合子、2细胞、4细胞、8细胞及囊胚阶段中,均可以检测到组蛋白修饰H3K4me1的信号,以非经典模式在全基因范围内广泛分布;此外,组蛋白修饰H3K4me1的在全基因组的分布主要在4细胞阶段被重置;4.对小鼠卵母细胞及植入前胚胎各阶段中启动子区域的H3K4me1信号分析结果表明:组蛋白修饰H3K4me1在启动子区域整体呈现出双峰模式,且以GV卵母细胞、4细胞、8细胞及囊胚阶段中较典型。此外,GV卵母细胞中的信号可遗传至囊胚,但是一部分H3K4me1标记在2细胞阶段后被擦除,同时在也有一部分H3K4me1标记在4细胞阶段后重建,并且重建的H3K4me1区域中,在卵母细胞至2细胞阶段对应的启动子区域中几乎未检测到H3K4me1的信号分布。同时,在各个阶段中均发现了阶段特异性的H3K4me1信号分布。5.对小鼠卵母细胞及植入前胚胎各阶段中远端区域的H3K4me1信号分析结果表明:在各阶段中,卵母细胞中鉴定的H3K4me1数目最多,但受精后,H3K4me1信号被不断擦除,直至4细胞逐渐稳定。尽管如此,卵母细胞中大多H3K4me1信号可遗传至2细胞,但是2细胞后被广泛擦除,同时,在4细胞阶段中,H3K4me1被重新建立,并遗传在囊胚阶段,并且与之对应的卵母细胞至2细胞阶段区域中,大多数区域此前并未检测到H3K4me1信号;6.与组蛋白修饰H3K4me3数据对比分析结果表明:组蛋白修饰H3K4me3在卵母细胞至2细胞阶段中,以非经典模式分布,并且在H3K4me3明显富集的区域中,组蛋白修饰H3K4me1的信号较弱;相反,在组蛋白修饰H3K4me1信号明显富集的区域,H3K4me3信号也相对较弱。并且在4细胞阶段至囊胚阶段中,H3K4me3信号在转录起始位点的信号明显增强,同时,H3K4me1的信号在这些阶段中呈典型的双峰分布模式;7.与染色质可及性数据对比分析结果表明:组蛋白修饰H3K4me1在4细胞至囊胚阶段的分布与染色质开放区域一致,且启动子区域中H3K4me1的信号与染色质可及性的信号相关系数为0.3左右,远端区域中,2细胞中H3K4me1信号与染色质可及性相关系数为0.027,而在4细胞、8细胞及囊胚阶段,相关系数分别为 0.928、0.985 及 0.895。结论本课题揭示了组蛋白修饰H3K4me1在小鼠早期胚胎全基因的分布规律,发现组蛋白修饰H3K4me1重编程发生在4细胞阶段,并结合H3K4me3及染色质可及性数据分析,提出了组蛋白修饰H3K4me1作为一种增强子标记在小鼠早期胚胎发育过程中潜在的调控机制。