Contribution of sperm derived H2AK119Ub1 to early embryo development in Xenopus laevis
Contribution de H2AK119Ub1 dérivée du spermatozoïde au développement embryonnaire précoce du Xénope
Résumé
Deposition of H2AK119Ub1 by the Polycomb repressive complex plays a key role in the formation of facultative heterochromatin in somatic cells. Here, we assess the contribution of sperm H2AK119Ub1 to embryonic gene expression. In Xenopus laevis, we found that H2AK119Ub1 is conserved during spermiogenesis and early embryonic development, highlighting its credential for a role in transmitting epigenetic information from sperm to embryo. Sperm treated with USP21, an H2A deubiquitylase, just prior to injection into the egg, results in developmental abnormalities. RNA-Seq analyzes in the corresponding embryos demonstrated dysregulation of gene expression after treatment with USP21. ChIP-Seq analyzes revealed an enrichment of the H2AK119Ub1/H3K4me3 bivalent configuration on the regulatory regions of genes sensitive to USP21. Finally, a complementary quantitative ChIP-Seq study indicates that during sperm chromatin replication, H2AK119Ub1 is preferentially retained on regions associated with genes sensitive to USP21, in a context where most of H2AK119Ub1 is diluted. We conclude that the transmission to the embryo of sperm derived H2AK119Ub1 is required for proper early embryonic development and the repression of certain embryonic genes.
La déposition de H2AK119Ub1 par le complexe répressif Polycomb joue un rôle clé dans la formation de l’hétérochromatine facultative dans les cellules somatiques. Ici, nous évaluons la contribution de la marque H2AK119Ub1 du spermatozoïde sur l'expression des gènes embryonnaires. Chez Xenopus laevis, nous avons constaté que H2AK119Ub1 est conservé pendant la spermiogenèse et au début du développement embryonnaire, soulignant son potentiel pour un rôle dans la transmission d’informations épigénétiques du spermatozoïde à l'embryon. Le spermatozoïde traité avec USP21, une deubiquitylase H2A, juste avant l'injection dans l'oeuf, entraîne des anomalies du développement. Des analyses RNA-Seq dans les embryons correspondants ont démontré une dérégulation de l’expression génique après traitement par USP21. Des analyses ChIP-Seq ont permis de mettre en évidence un enrichissement de la configuration H2AK119Ub1/H3K4me3 sur les régions régulatrices des gènes sensibles à l'USP21. Enfin, une étude ChIP-Seq quantitative complémentaire indique que lors de la réplication de la chromatine du spermatozoïde, H2AK119Ub1 est retenue préférentiellement sur les régions associées aux gènes sensibles à USP21, dans un contexte où la majeure partie de H2AK119Ub1 est diluée. Nous concluons que la transmission à l’embryon de H2AK119Ub1 dérivée du spermatozoïde est requise pour un bon déroulement du développement embryonnaire précoce et la répression de certains gènes embryonnaires.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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