我们的生命开始于受精卵的形成。在这生命中的第一个细胞中，携带着父亲和母亲的各一套基因。这些重要的遗传信息并不会立即产生影响，而是在受精卵分裂了几次之后才开始表达。这一过程叫做“合子基因组激活”（zygotic genome activation, ZGA）。然而，究竟是什么机制触发了哺乳动物胚胎中的这一过程，到目前为止还是未解之谜。
最近，洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家发现，DUX蛋白家族的成员负责启动了新生胚胎的基因表达。他们的成果发表在《自然》子刊《Nature Genetics》上，是发育生物学领域一个里程碑式的成果。
这一重要的发现源于对一种遗传病——面肩胛肱型肌营养不良症（facioscapulohumeral muscular dystrophy, FSHD）的分析。在患者的肌细胞中，基因突变导致了DUX4蛋白的异常表达，而后者通常只有在人类胚胎发育的最早阶段才会被检测到。研究者发现，DUX4会在肌细胞中激活在ZGA期间才会表达的一整套基因。这是第一次提示了DUX4可能是这一重要的生命初始阶段中的关键调控者。
为了证实这一点，研究人员分析了公开的数据库，以确定在胚胎发育的最初几日，人类基因组中究竟有哪些成分被表达。他们发现，DUX4是在这个阶段最先表达的基因之一，在ZGA之前就出现了高水平的蛋白表达。作为一类转录因子，DUX4蛋白会与ZGA期间诱导表达的基因的启动子区域结合，以激活上述基因的表达。
接下来，他们研究了小鼠胚胎干细胞，其中含有小鼠版本的DUX4基因。在实验室培养过程中，这些细胞中的总会有一小部分表现为二细胞期胚胎时期的基因表达模式，然后又回到更晚期的胚胎细胞表达特征。然而，当DUX基因被敲除后，这一现象就停止了，二细胞阶段样的表型被遏制。更重要的是，当科学家们使用CRISPR / Cas9技术从小鼠受精卵中敲除DUX基因后，ZGA的过程被完全阻止，并使得受精卵在经历最初几轮分裂后的就停止了生长。
这一研究显示，DUX蛋白家族在人类、小鼠乃至所有胎盘哺乳动物中，是胚胎发育最初阶段启动基因组表达的主要调节因子。
“一个长久以来的谜团终于被解决了，”文章通讯作者Didier Trono教授说：“这项研究揭示了，是什么样的触发机制使我们得以最终成为今天的自己。这也可帮助我们了解某些不孕症的发生机理，或许还能指导开发DUX相关肌营养不良症的新疗法。”
令Didier Trono教授的团队现在感到好奇的是，在我们生命开始的头几个小时内，是怎样的机制启动了这一短暂但至关重要的蛋白合成。