Nuclear reprogramming of sperm and somatic nuclei in eggs and oocytes

Marta Teperek1, Kazuaki Miyamoto2,1
1The Wellcome Trust/Cancer Research UK Gurdon Institute, The Henry Wellcome Building of Cancer and Developmental Biology, University of Cambridge, Tennis Court Road, CB2 1QN Cambridge, United Kingdom
2+44-1223-334089

Tóm tắt

AbstractEggs and oocytes have a prominent ability to reprogram sperm nuclei for ensuring embryonic development. The reprogramming activity that eggs/oocytes intrinsically have towards sperm is utilised to reprogram somatic nuclei injected into eggs/oocytes in nuclear transfer (NT) embryos. NT embryos of various species can give rise to cloned animals, demonstrating that eggs/oocytes can confer totipotency even to somatic nuclei. However, many studies indicate that reprogramming of somatic nuclei is not as efficient as that of sperm nuclei. In this review, we explain how and why sperm and somatic nuclei are differentially reprogrammed in eggs/oocytes. Recent studies have shown that sperm chromatin is epigenetically modified to be adequate for early embryonic development, while somatic nuclei do not have such modifications. Moreover, epigenetic memories encoded in sperm chromatin are transgenerationally inherited, implying unique roles of sperm. We also discuss whether somatic nuclei can be artificially modified to acquire sperm‐like chromatin states in order to increase the efficiency of nuclear reprogramming.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1038/182064a0

10.1038/385810a0

10.1038/28615

10.1126/science.282.5396.2095

10.1038/8632

10.1126/science.289.5482.1188

10.1038/35024082

10.1038/nature723

10.1038/nbt0402-366

10.1038/424635a

10.1126/science.1088313

10.1038/436641a

10.1016/j.ydbio.2006.02.016

10.1095/biolreprod.106.058172

10.1095/biolreprod.109.081083

Gurdon JB, 1962, The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles, J Embryol Exp Morphol., 10, 622

10.1098/rstb.2011.0329

10.1002/mrd.20654

10.1002/mrd.20126

10.1095/biolreprod1.Supplement_1.24

10.1530/rep.0.1210347

10.1002/jemt.10311

10.1095/biolreprod44.4.569

10.1186/gb-2007-8-9-227

10.1007/s00412-002-0227-z

10.1002/gene.20019

10.1093/nar/gkp1129

10.1038/nsmb.2161

10.1016/0012-1606(87)90455-6

10.1111/j.1432-1033.2004.04266.x

10.1023/A:1006807716339

10.1073/pnas.1837812100

10.1093/nar/gkn060

10.1021/bi048061n

10.1093/nar/gkp473

10.1073/pnas.1003064107

10.1111/j.1742-4658.2009.07504.x

10.1021/pr8003908

10.1093/molehr/gap028

10.1074/jbc.M805925200

10.1078/0171-9335-00123

10.1128/MCB.23.15.5354-5365.2003

10.1038/nature08397

10.1074/jbc.M111.288167

10.1242/dev.004481

10.1073/pnas.97.9.4683

10.1128/MCB.21.21.7243-7255.2001

10.1038/ng0501-82

10.1095/biolreprod.102.015115

10.1093/molehr/gam031

10.1093/humrep/dem363

10.1016/S0070-2153(08)60592-X

10.1016/S1097-2765(01)00198-8

10.1242/dev.129.4.945

10.1002/dvdy.21499

10.1016/0092-8674(91)90089-H

10.1074/jbc.M110.150664

10.1095/biolreprod.110.089342

10.1093/nar/gks162

10.1530/rep.0.1250625

10.1016/j.mod.2005.04.009

10.1038/ncb1674

10.1016/j.ydbio.2005.10.026

10.1002/mrd.20363

10.1016/j.ydbio.2012.01.001

10.1002/mrd.10127

10.1095/biolreprod.104.027706

10.1073/pnas.91.16.7460

Kimura Y, 1995, Mouse oocytes injected with testicular spermatozoa or round spermatids can develop into normal offspring, Development., 121, 2397, 10.1242/dev.121.8.2397

10.1095/biolreprod.103.025171

10.1002/mrd.1066

10.1002/pmic.201000799

10.1095/biolreprod.105.047803

10.1093/humupd/dml037

Kumar G, 1993, c‐MYC mRNA is present in human sperm cells, Cell Mol Biol Res., 39, 111

10.1038/429154a

10.1038/nature04674

10.1073/pnas.1110368109

10.1038/nature08162

10.1038/nsmb.1821

10.1016/j.ydbio.2006.06.051

10.1186/1471-213X-8-34

10.1016/j.devcel.2011.10.008

10.1101/gr.113167.110

10.1093/humrep/der192

10.1074/jbc.M007096200

10.1095/biolreprod65.5.1522

10.1074/jbc.M405063200

10.1016/j.ygeno.2008.09.003

10.1073/pnas.0408436102

10.1128/MCB.16.6.2736

10.1002/gcc.20751

10.1371/journal.pgen.1000116

10.1016/j.fertnstert.2009.09.010

10.1038/ng.2382

10.1530/ror.0.0010040

10.1262/jrd.18120

10.1073/pnas.1100733108

10.1016/j.cell.2005.08.045

10.1095/biolreprod.107.063149

10.1530/rep.1.00897

10.1089/cell.2009.0043

10.1002/mrd.20506

10.1073/pnas.241522698

10.1016/S0960-9822(03)00419-6

10.1093/nar/gkr343

10.1017/S0967199410000328

10.1038/cr.2007.2

10.1016/S1534-5807(03)00373-3

10.1530/rep.1.01204

10.1038/nature05879

10.1089/clo.2006.8.305

10.1038/nrm3140

10.1038/emboj.2011.144

10.1101/gad.615211

10.1126/science.1151276

10.1089/clo.2006.0072

10.1073/pnas.1013634108

10.1038/ncomms1240

10.1038/nature10443

10.1038/nature10960

10.1095/biolreprod.103.026559

10.1095/biolreprod.106.051383

10.1016/j.ydbio.2007.09.041

10.1002/mrd.20411

10.1002/mrd.20966

10.1074/jbc.M511340200

10.1038/nsmb.1476

10.1128/MCB.01014-12

10.1016/j.cell.2012.09.045

10.1038/ng.2491

10.1095/biolreprod.109.077016

10.1074/jbc.M110.136085

10.1016/j.bbrc.2005.11.164

10.1530/REP-08-0299

10.1095/biolreprod.110.085282

10.1089/clo.2007.0002

10.1095/biolreprod.109.083337

10.1095/biolreprod.110.089474

10.1038/sj.embor.7400461

10.1074/jbc.M109.011973

10.1016/j.ydbio.2003.10.004

10.1016/j.ydbio.2003.10.003

10.1073/pnas.1000599107

10.1073/pnas.0409824102

10.4161/epi.6.12.18206

10.1038/emboj.2010.80

10.1101/gad.966002

10.1242/dev.00366

10.1371/journal.pone.0011274

10.1530/REP-12-0435

10.1016/j.ydbio.2006.12.015

10.1074/jbc.M112.355099

10.1095/biolreprod.102.014522

10.1371/journal.pone.0022197

10.1073/pnas.0508952102

10.1126/science.1194174

10.1038/ng.297

10.1073/pnas.1112664108

10.1073/pnas.0409813102

10.1242/dev.02317

10.1016/j.stem.2011.02.007

10.1002/mrd.10279

10.1038/nm0302-262

10.1111/j.1439-0531.2012.02121.x

10.1038/ng841

10.1016/j.ydbio.2006.01.009

10.1038/ng.99

10.1262/jrd.19007

10.1126/science.1082091

10.1016/j.ydbio.2005.10.030

10.1089/15204559950019915

10.1530/REP-06-0054

10.4161/epi.21556

10.1093/embo-reports/kve022

10.1111/j.1365-2958.2007.05767.x

10.1038/cr.2011.22

10.1016/j.cell.2011.08.008

10.1073/pnas.94.11.5525

10.1038/nbt796

10.1126/science.1178811

10.1126/science.1178817

10.1093/nar/gkq319

10.1038/nbt.1755

10.1016/j.cell.2006.07.024

10.1016/j.cell.2011.06.052

10.1071/RD09063