中美兩國科學家最近的合作研究揭示了受精卵細胞（又稱合子）觸發”重置”的機制，使新形成的胚胎能夠按照自己的遺傳程序發育。這項研究最近發表在《自然》雜誌上。加州大學戴維斯分校獸醫學院研究教授、論文通訊作者理查德-舒爾茨說，人們已經知道，新受精卵細胞的基因組不活躍，必須被喚醒。舒爾茨說，這一步被稱為”子代基因組激活”。

科學家們發現，名為OBOX1-8的基因能激活胚胎自身的基因程序，從而發現了受精卵細胞如何”重置”，使新胚胎得以發育。在小鼠身上觀察到的這一突破有助於理解胚胎基因組激活的過程，並可能對胚胎幹細胞重編程產生影響。

“為了讓胚胎髮育，卵母細胞/卵子必須失去自己的身份，並通過製造新的東西來實現這一目標，”舒爾茨說。”我們現在知道了這種轉變是如何發生的第一步”。

為了實現重置或喚醒過程，胚胎需要開始將DNA 中的基因轉錄為信使RNA，然後再翻譯成蛋白質。第一批轉錄的基因將激活其他基因，執行程序，使胚胎髮育成完整的小鼠（或人類）。直到現在，人們還不知道這些首批主調控基因的身份，這讓研究人員困惑了很久。

RNA 聚合酶II（Pol II）是將DNA 轉錄為RNA 的酶。但Pol II 本身是一種啞酶，舒爾茨說，這一過程需要其他基因（稱為轉錄因子）來指導Pol II，使其在正確的時間轉錄”正確的”基因。

本世紀初，舒爾茨敏銳地發現，在卵細胞中休眠的母體信使核糖核酸（maternal messenger RNAs）中就有這些首批轉錄因子。休眠的母體信使RNA 是卵細胞特有的，因為新合成的信使RNA 不會像體細胞那樣被翻譯。當卵母細胞成熟成為卵子時，這些休眠的母體信使RNA 會被翻譯成蛋白質，然後執行其功能。舒爾茨意識到，啟動子代基因組激活的信息將來自母體的休眠信使核糖核酸，它將編碼一個主轉錄因子。

OBOX1-8 被確定為候選因子

舒爾茨的實驗室與賓夕法尼亞大學的保拉-斯坦因（Paula Stein，舒爾茨實驗室的資深成員，現就職於美國國家環境健康科學研究所）合作，確定了一個名為OBOX 的龐大基因家族可能是候選基因。該家族由8 個基因（OBOX1-8）組成。根據它們在早期發育過程中的表達譜，OBOX1、2、3、4、5 和7 可能是候選基因。他們開始與北京清華大學的謝偉合作，縮小候選範圍。

謝偉的團隊利用實驗室小鼠，敲除了所有可能的候選基因，然後系統地恢復了OBOX基因，確定了哪些基因對子代基因組的激活至關重要。如果沒有這些基因，胚胎髮育就會在兩到四細胞階段停止。

最有趣也是最出乎意料的是，這些OBOX 基因的功能具有高度冗餘性：敲除一個基因可以被另一個基因取代。舒爾茨說，這種冗餘可能是由於過渡如此重要而進化出來的。此外，研究人員還發現，OBOX 基因的功能是促進Pol II 定位到正確的基因，從而開始激活子代基因組。

在小鼠體內，基因組激活發生在兩細胞階段。在人類胚胎中，基因組激活發生在胚胎經過幾輪分裂形成八個細胞之後。一個懸而未決的問題是，這一過程在不同物種間有多大的一致性，即類似OBOX 的基因是否參與了人類的基因組激活？這項工作還對了解胚胎幹細胞如何重新編程，使其能夠發育成身體的任何組織具有意義。