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DNA甲基化是高等真核生物的一种重要的表观遗传修饰方式,通过改变染色质的空间构象,富集特异的转录调控因子影响基因转录。其中甲基化CpG结合蛋白(methyl-CpG-binding domain protein, MBD)家族成员在DNA甲基化介导的基因表达调控中起关键作用,MBD1能通过与低密度甲基化CpG结合调控基因的表达。本研究首先根据牛MBD1基因的mRNA序列设计引物,通过RT-PCR方法检测牛五种成体组织中该基因的表达情况,并针对该基因调节区的12个CpG位点,利用亚硫酸氢盐测序PCR方法(bisulfite-sequencing PCR)分析不同成体组织中CpG位点的甲基化状态。其次,收集体外成熟不同培养阶段卵母细胞(GV期、8h、12h、18h、24h)及体外受精不同发育时期胚胎(2-cel、4-cel、8-cell、囊胚),检测各阶段MBD1基因的表达情况及该基因调控区CpG位点的DNA甲基化状态。最后,利用染色质免疫共沉淀(Chromatin Immunoprecipitation assay, ChIP)技术检测卵母细胞不同成熟阶段(GV期、MⅡ期)及体外受精8-16细胞期胚胎中MBD1蛋白对多能性相关调控因子Nanog、Oct4和母源性相关分子Hlfoo及ZAR1等基因的调节作用。研究结果表明,牛五种不同组织中MBD1基因转录水平不同,其中在心脏、肾脏、肝脏、卵巢、睾丸的表达水平依次升高。不同组织中MBD1基因调节区12个CpG位点的DNA甲基化状态也呈现不同,心脏、肾脏、肝脏、卵巢、睾丸中DNA甲基化比率分别为49.17%、30%、87.50%、81.67%、79.17%。转录水平相对较低的心脏和肾脏中MBD1基因调节区的DNA甲基化比率低于转录水平相对较高的肝脏、卵巢和睾丸。不同成熟阶段的卵母细胞和不同发育阶段胚胎的研究结果表明,MBD1基因表达水平在不同成熟阶段的卵母细胞均有表达且有显著性差异,MBD1基因调节区的CpG位点的甲基化状态及比率也没有变化(均为83.3%),特别是ATG上游-443bp及-696bp位的CpG位点始终保持非甲基化状态,其他CpG位点则始终保持甲基化状态；在植入前胚胎发育阶段,只在2-cell期检测到了MBD1基因的表达,从4-cell期直到囊胚期均检测不到MBD1基因的表达,MBD1基因调节区的CpG位点的甲基化状态及比率与卵母细胞时期完全一致。ChIP结果显示,在GV期、MⅡ期卵母细胞及体外受精胚胎的8-16细胞期,MBD1蛋白始终与Hlfoo基因的调控区相结合；MBD1蛋白在GV期和MⅡ期卵母细胞中与Nanog基因调控区相结合,在8-cell期解离；MBD1蛋白在GV期卵母细胞中与Oct4基因调控区结合,在MⅡ期卵母细胞和8-cell期处于解离状态；MBD1蛋白在GV期卵母细胞中与ZARl基因调控区无结合,在MⅡ期卵母细胞中处于结合状态,而在8-cell期处于解离状态。综上所述,牛不同组织间的MBD1基因表达水平不同,其调节区的DNA甲基化水平和甲基化模式也不同,表明DNA甲基化可能在调节MBD1基因的组织特异性表达中起作用。MBD1基因从卵母细胞不同成熟阶段到2-cell胚胎期维持相对稳定的转录水平,2-cell胚胎期之后检测不到MBD1基因的表达,但MBD1基因调节区的CpG位点的甲基化状态未发生改变,与之前卵母细胞及2-cell胚胎期相同,说明MBD1在卵母细胞成熟过程中积累并作用于早期胚胎发育,也表明着MBD1基因的表达受DNA甲基化、其他的表观遗传方式和转录后修饰等共同调节。通过ChIP分析MBD1在不同时期的卵母细胞和早期胚胎与Hlfoo、Nanog、Oct4、ZAR1等基因的结合状态表明,在胚胎发育的过程中,MBD1会选择性地与特定的基因在特定的时间发生动态结合／解离,从而调节相关基因的抑制/活化,即MBD1的调控作用具有选择性及时空性。