生殖细胞以高于体细胞的保真度维持其基因组,但在脊椎动物中,生殖系状态如何系统性地塑造体细胞基因组保护,仍知之甚少。通过将生殖系消融与斑马鱼(Danio rerio)多器官转录组学相结合,我们解析了生殖系对体细胞DNA修复及基因毒性应激反应的调控作用。利用CRISPR/Cas9介导的生殖系决定基因dnd-1敲除,我们比较了无生殖系(germline-free,GLF)雄鱼与携带生殖系(germline-carrying,GLC)同窝个体在基线状态以及亚致死剂量γ射线照射后的差异,并分别于照射后3小时和24小时进行取样。生殖系消融深刻重塑了体细胞的基线转录图谱,使其倾向于表达较短且外显子丰富的基因;这些基因参与染色质完整性维持、细胞周期调控及高保真DNA修复,同时减弱了DREAM复合体对经典修复靶基因的抑制作用。照射后,GLF鱼类表现出更快的应答,迅速启动同源重组、检查点调控和蛋白质稳态维持;相比之下,GLC鱼类则持续偏向于生物合成和翻译相关程序。刺猬(Hedgehog)信号通路充当了一个瞬时调控节点,协调不同品系特异性的DNA损伤应答;同时,4号染色体上的一个富含重复序列区域成为基因与转座元件(transposable element,TE)协同活动的热点。照射后,GLF体细胞表现出较低的早期TE表达,其中LTR逆转座子与邻近差异表达基因显示出最强的一致性。我们的研究表明,生殖系状态是调节多器官体细胞基因组维护和TE动态的系统层面开关,并为理解生殖系如何调控脊椎动物体细胞衰老提供了分子框架。
生殖细胞以高于体细胞的保真度维持其基因组,但在脊椎动物中,生殖系状态如何系统性地塑造体细胞基因组保护机制,仍缺乏深入认识。我们将生殖系消融与斑马鱼(Danio rerio)多器官转录组学相结合,解析了生殖系对体细胞DNA修复和基因毒性应激反应的调控作用。通过采用CRISPR/Cas9介导的生殖系决定基因 dnd-1 敲除,我们比较了无生殖系(GLF)雄鱼与具有生殖系(GLC)的同胞鱼在基线状态以及亚致死剂量γ射线照射后的差异,并分别于照射后3小时和24小时取样。生殖系消融显著重组了体细胞的基线转录状态,倾向于表达长度更短、外显子更丰富且参与染色质完整性、细胞周期调控和高保真DNA修复的基因,同时减弱了DREAM复合体对经典修复靶基因的抑制作用。照射后,GLF鱼表现出更为迅速的应答,快速启动同源重组、检查点调控和蛋白质稳态维持;相比之下,GLC鱼仍偏向于生物合成和翻译相关程序。Hedgehog信号通路作为一个瞬时调控节点,协调了不同品系特异性的DNA损伤应答;此外,4号染色体上的一个富含重复序列区域成为基因与转座元件(TE)协同活动的热点。照射后,GLF鱼体细胞中早期TE表达降低,其中LTR逆转座子与邻近差异表达基因表现出最强的一致性。我们的研究表明,生殖系状态是调节多器官体细胞基因组维护和TE动态的系统性开关,并为理解生殖系如何调控脊椎动物体细胞衰老提供了分子框架。
感谢您有兴趣传播bioRxiv上的研究成果。
注意:要求提供您的电子邮箱地址仅用于确认您是本文的发送者。
📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.09.750329v1?rss=1
🏷️ 生殖系消融 DNA损伤修复 基因组维护 转座元件动态 斑马鱼转录组学