胎停和流产的诱因：DNA复制应激启动导致胚胎染色体异常

早期人类胚胎的研究表明，受精后的DNA复制效率非常低。这会导致DNA损伤、染色体断裂和染色体数量异常，损害胚胎发育。

人类卵子的受精作用将母亲和父亲的DNA结合到一个细胞中。对从受精卵发育而来的数万亿子代细胞来说，亲代DNA的准确无误遗传是至关重要的。

近日，科学家在《细胞》杂志上撰文报导，由于胚胎第一次分裂前亲本基因组复制效率低且不完整，DNA的遗传通常在受精后发育的非常早期就发生错误。

受精作用

双亲的基因组在受精卵中的整合涉及生命阶段一些独有的步骤。母系染色体和父系染色体最初由两个独立的细胞核包裹，它们必须结合在一起。

受精后，染色体需要通过添加和去除表观遗传修饰，并进行DNA复制，以确保受精卵分裂为两个细胞时具有两个完整的基因组。所有这些都是在没有发生转录的情况下发生的。

尽管研究人员发现了这些异常情况，但人类受精卵是否能够高效且无DNA损伤地复制和遗传亲代基因组的机制仍不清楚。

受精卵第一次分裂

通过研究了DNA复制前后人类受精卵的亲本基因组，研究者注意到，受精后DNA损伤无法直接检测到，但在DNA复制完成后，约有50%的受精卵存在DNA损伤。

进一步的研究揭示了DNA复制应激启动的迹象。当DNA双链展开为DNA复制提供条件时，就会形成复制叉，并随着复制的进行沿着DNA链移动。DNA复制应激启动的迹象涉及了复制叉结构形成的缓慢或复制叉移动的停滞。

DNA复制叉图解

值得注意的是，与胚胎发育后期的细胞相比，受精卵中复制叉沿着DNA移动的速度非常慢。因此，研究者进一步探究是否有些受精卵在分裂前不能完成DNA复制。

如果受精卵在分裂前不能完成DNA复制，这对胚胎是非常危险的！复制不完全的染色体可能会发生断裂，导致染色体的一部分丢失，这种情况被称为节段性非整倍染色体。这种情况影响15-25%的人类胚胎，并被认为会导致胚胎衰竭。

研究者发现，在受精卵分裂前不久阻断DNA复制时，染色体断裂明显增加。这表明，某些DNA区域确实只在受精卵分裂前不久才复制。

这些DNA区域有时会在受精卵分裂前无法复制吗?为了验证这一假设，研究者检查了未受干扰的胚胎，发现染色体经常在外显子基因缺乏的区域断裂。

同时，这些区域复制较晚，断裂位点与阻断DNA复制诱导的断裂位点重叠。这些数据强烈表明，DNA复制应激启动导致人类胚胎的节段性非整倍染色体。

染色体错误对胎儿是致命的

DNA复制应激也可导致整个染色体在细胞分裂期间不正确分布。这会导致一种称为全染色体非整倍体的情况，即细胞的染色体数量不正确。

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参考资料