合子基因组激活（ZGA）标志着胚胎发育的第一个转录里程碑，并建立了胚胎全能性。尽管已有报道指出先锋因子可启动此过程，但染色质如何为全能状态做好准备，从而允许先锋因子结合并成功实现ZGA，其机制尚不明确。
2026年4月9日，云南大学陈大华，张国强，赖凡和中国科学院动物研究所组孙钦秒共同通讯在PNAS在线发表题为Maternal IntS11 primes embryonic totipotency by organizing early zygotic transcription initiation的研究论文。该研究鉴定出整合子复合物的催化亚基IntS11，作为果蝇胚胎染色质中调控ZGA的全能性决定因子。
在早期胚胎中，IntS11的功能位于先锋因子上游：母源IntS11的显著耗竭会严重损害RNA聚合酶II（Pol II）的招募，从而阻止先锋因子Zelda和GAGA因子（GAF）接近调控元件并启动全基因组范围的合子转录。从机制上讲，IntS11发挥双重作用：其经典的内切核酸酶活性是维持主波合子转录所必需的，而一种独特的、不依赖于酶活性的功能则驱动了Pol II的从头装载以及先锋因子的结合。
这些发现揭示了一种基本的母源特异性机制，即IntS11通过建立转录能力，确保全能性染色质状态和成功的ZGA。
在早期胚胎中，合子基因组激活（ZGA）对早期发育至关重要，并为后续的细胞命运决定、组织形成和器官发生奠定基础。作为生命中的首个转录里程碑，ZGA由先锋转录因子启动，这些因子能够识别并结合核小体内启动子和增强子处的特定DNA元件。
先锋因子的结合会重塑染色质，增加其他转录因子及核心转录机器接近染色质的机会，从而触发ZGA并支持胚胎发育。重要的是，ZGA发生在一个由母源因子预先配置的染色质环境中，这些因子包括组蛋白变体的沉积、核小体组织以及母源染色质调节因子，它们共同可能为先锋因子结合和转录激活建立了一个许可状态。
先锋因子可以直接或间接促进RNA聚合酶II（Pol II）的招募，随后Pol II与中介体及其他辅助因子协同作用，组装转录机器并激活合子转录。在果蝇中，Zelda结合核小体DNA，增加染色质可及性，并通过dCBP和dBrd4招募Pol II，从而驱动合子转录爆发。
在斑马鱼中，Nanog、Pou5f3和Sox19b打开闭合的染色质并招募组蛋白乙酰转移酶；随后Brd4与乙酰化组蛋白结合，促进Pol II的招募。在小鼠中，OBOX有助于在转录起始位点（TSS）定位和组装Pol II。然而，全能性染色质状态是如何建立和维持以允许先锋因子结合并启动ZGA的，目前尚不清楚。
模式机理图（图片源自PNAS）
在真核生物中，转录始于Pol II被招募至启动子。Pol II与通用转录因子组装成前起始复合物（PIC），序列特异性因子通过中介体与PIC结合，从而将调控信号传递给核心转录机器。
随后，Pol II通常在转录起始位点下游约20至60个核苷酸处暂停，形成一个早期延伸检查点，决定是进行性延伸还是终止。由于ZGA涉及广泛的从头Pol II招募和启动子近端暂停，这些步骤如何塑造胚胎全能性并调控ZGA仍是一个悬而未决的问题。
INTS11是整合子复合物的催化亚基，可促进启动子近端转录终止。INTS11的缺失会增加活跃的早期延伸复合物，表明它通过抑制Pol II的早期延伸来控制基因表达，并且它也与胚胎干细胞多能性相关。本研究利用果蝇早期胚胎，意外地发现破坏母源IntS11会严重损害ZGA并导致完全的胚胎致死。
ZGA的失败伴随着先锋因子Zelda和GAGA因子（GAF）对染色质可及性的丧失，以及染色质上Pol II转录机器组装的缺陷。引人注目的是，酶活性缺失的IntS11的母源表达能够恢复Pol II机器的从头激活，并挽救早期的ZGA转录。
综上所述，该研究表明，除了其核酸内切酶功能外，IntS11还充当全能性调节因子，使先锋因子能够结合并激活Pol II机器，从而驱动ZGA。
原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2531899123