大家好，这里是专注表观组学十余年，领跑多组学科研服务的易基因。
母胎免疫耐受是指母体免疫系统对胎儿抗原的耐受，避免对胎儿产生免疫排斥反应。子宫内膜容受性是指子宫内膜接受胚胎着床的能力。子宫内膜容受性和母胎免疫耐受是成功妊娠的两个关键过程。然而，营养所涉及的分子机制尚未被充分研究。蛋氨酸（methionine）是一种必需氨基酸，在甲基化、抗氧化、多胺合成和免疫调节中发挥重要作用。已有研究表明，蛋氨酸代谢紊乱可能导致胚胎发育障碍和生殖性能下降。IL-5（interleukin-5）是一种细胞因子，主要由Th2细胞分泌，与免疫反应和胚胎发育密切相关。研究假设：蛋氨酸是否可能通过调节胚胎IL-5分泌，影响母胎免疫耐受和子宫内膜容受性？
近日，中国农业大学动物科技学院曾祥芳教授团队通过动物模型验证、分子机制探索以及验证实验揭示蛋氨酸通过调控胚胎IL-5分泌，激活NF-κB通路并促进Th2细胞分化，从而增强母胎免疫耐受和子宫内膜容受性。蛋氨酸通过降低转录因子Eomes的DNA甲基化水平，解除Eomes对IL-5启动子的抑制，最终促进IL-5表达。相关研究成果以《Methionine regulates maternal-fetal immune tolerance and endometrial receptivity by enhancing embryonic IL-5 secretion》发表于《Cell Reports》期刊。
标题：Methionine regulates maternal-fetal immune tolerance and endometrial receptivity by enhancing embryonic IL-5 secretion（蛋氨酸通过增强胚胎 IL-5 分泌来调节母胎免疫耐受和子宫内膜容受性）
发表期刊：Cell Reports
影响因子：IF 7.5 / 1区
技术平台：WGBS、RNA-seq、ChIP-seq（易基因金牌技术）
本研究发现母体蛋氨酸供应显著改善了妊娠结局，这与IL-5浓度密切相关。从机制上讲，蛋氨酸诱导胚胎分泌IL-5，从而增强了子宫内CD4+ T细胞向IL-5+ Th2细胞转化，进而改善母胎免疫耐受。与此同时，蛋氨酸介导的IL-5分泌激活了核因子κB（NF-κB）信号通路，并增强子宫内膜细胞中整合素αvβ3表达，从而提高子宫内膜容受性。此外，蛋氨酸还显著影响了转录因子Eomesodermin（Eomes）的DNA甲基化和转录水平。Eomes可以直接与IL-5启动子区域结合，抑制IL-5转录。蛋氨酸通过其对Eomes的作用调控IL-5的转录、母胎免疫耐受和子宫内膜容受性。本研究揭示了蛋氨酸和IL-5的关键功能，并为成功妊娠提供了一种潜在的营养策略。
图形摘要
研究方法
（1）动物模型验证：通过大鼠和猪的饮食干预实验，观察蛋氨酸对妊娠结局的影响，如胚胎着床数、胚胎发育指标等。
（2）分子机制探索：
- 通过IL-5敲除实验、中和抗体处理，验证IL-5在胚胎黏附和免疫调节的关键作用。
- 检测NF-κB活化及其下游分子（如整合素αvβ3）的表达，确认信号通路的作用。
- 通过WGBS、ChIP-seq、RNA-seq等技术，分析蛋氨酸对Eomes基因DNA甲基化、对IL-5转录调控、基因表达的作用。
（3）验证实验：使用基因敲除小鼠（Eomes+/-）和体外细胞实验，进一步确认蛋氨酸-Eomes-IL-5轴的作用机制。
技术方法亮点
（1）多组学整合：结合DNA甲基化、组蛋白修饰（H3K4me3）、转录组（RNA-seq）数据，解析蛋氨酸的表观遗传调控网络。
（2）跨物种验证：大鼠、猪、人细胞模型的多物种数据支持结论的普适性。
（3）动态分析：从胚胎着床（妊娠第5天）到胎盘发育（妊娠第12-18天）的时序性研究。
结果图形
（1）蛋氨酸对妊娠结局的影响：蛋氨酸可改善胚胎发育和妊娠结局
研究发现，母体蛋氨酸供应显著改善了妊娠结局，表现为增加胚胎着床数量和提高胚胎发育质量。蛋氨酸对SAM/SAH比率（甲基化效率的重要指标）的影响强于其他一碳营养素。
图1：蛋氨酸改善胚胎发育和妊娠结局
(A) 实验设置示意图。从妊娠第1天到第7天，怀孕大鼠被喂食22种不同水平的叶酸、甜菜碱、胆碱和蛋氨酸饲料。
(B) 响应面图显示着床位点数量与饮食中一碳营养素含量之间的关系。
(C) 响应面图显示胚胎着床均匀性与饮食中一碳营养素含量之间的关系。
(D) 响应面图显示血清中SAM/SAH比率与饮食中一碳营养素含量之间的关系。
(E) 不同蛋氨酸浓度处理的合子的囊胚率。
(F) 在早期妊娠期间喂食蛋氨酸补充饮食的大鼠的着床位点数量。
(G) 实验设置示意图。怀孕大鼠在早期妊娠期间或整个妊娠期间被喂食缺乏蛋氨酸的饮食。所有雌性后代都被跟踪观察，喂食含有足够蛋氨酸的标准饮食，并观察其妊娠表现。
(H–J) 在早期妊娠期间或整个妊娠期间蛋氨酸缺乏大鼠的生殖表现。
(K–M) 大鼠后代的生殖表现。
(N–P) 大鼠第二轮妊娠的生殖表现。
（2）IL-5的关键作用：蛋氨酸增强胚胎 IL-5 分泌和母胎界面的免疫稳态
蛋氨酸诱导胚胎分泌IL-5，进而增强CD4+ T细胞向IL-5+ Th2细胞的转化，改善母胎免疫耐受。同时，IL-5通过激活NF-κB信号通路，增加整合素αvβ3的表达，从而提高子宫内膜容受性。
图2：蛋氨酸增强胚胎IL-5分泌及母胎界面的免疫稳态
(A) 血清细胞因子、蛋氨酸代谢物与母猪生殖表现的相关性散点图。
(B) 猪胚胎中IL-5的表达情况。
(C–E) 在妊娠第5天，喂食蛋氨酸的大鼠血清中蛋氨酸、SAM和IL-5的浓度。
(F–H) 在妊娠第5天，喂食蛋氨酸的大鼠子宫液中蛋氨酸、SAM和IL-5的浓度。
(I-J) 不同蛋氨酸饮食喂养的大鼠囊胚中IL-5（红色）和DAPI（蓝色）的免疫荧光染色及强度。n = 12。
(K) 喂食不同水平蛋氨酸的怀孕大鼠母胎界面处Th1和Th2细胞的数量。
(L–N) 从小鼠子宫组织分离的CD4+ T细胞中，CD4+ Th1细胞和CD4+ IL-5+细胞的数量。这些细胞经过蛋氨酸、重组小鼠IL-5处理，或用蛋氨酸预处理的滋养层细胞培养上清液处理，或与蛋氨酸和中和性抗IL-5单克隆抗体（mAbs）的组合处理。
（3）蛋氨酸通过 IL-5 调控子宫 NF-κB 通路和母胎免疫耐受性
图3：蛋氨酸通过IL-5调控子宫NF-κB通路和母胎免疫耐受
(A) 经蛋氨酸处理和IL-5敲除的人类滋养层细胞的粘附率。
(B-C) IL-5敲除的人类滋养层细胞经蛋氨酸处理24h后，收集上清液并用于处理人类子宫内膜细胞24小时。图中显示了人类子宫内膜细胞中LIF、HOXA1、整合素αvβ3、p65 NF-κB和p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）的Western blot分析。
(D) 经蛋氨酸处理的人类滋养层细胞与经IL-5RA敲除或NF-κB抑制剂处理的子宫内膜细胞粘附率。
(E-F) 在体外植入模拟实验中，经蛋氨酸处理的人类滋养层细胞和经IL-5RA敲除及NF-κB抑制剂处理的子宫内膜细胞的Western blot分析，检测IL-5RA、LIF、HOXA1、整合素αvβ3和p65 NF-κB的表达。
(G) 实验设置示意图。收集合子并微注入对照H₂O、IL-5和中和性抗IL-5单克隆抗体（mAb），然后将其移植到假妊娠的IL-5基因敲除（Il-5-/-）或野生型（WT）小鼠中。
(H) 注射IL-5和中和性抗IL-5单克隆抗体（mAb）的合子所移植小鼠的着床位点数量。
(I) 向子宫角内注射生理盐水、IL-5或中和性抗IL-5单克隆抗体的大鼠的着床位点数量。
(J-K) 向子宫角内注射生理盐水、IL-5或中和性抗IL-5单克隆抗体的大鼠着床位点组织中IL-5、p65 NF-κB和整合素αvβ3的Western blot分析。
(L) 向子宫角内注射生理盐水、IL-5或中和性抗IL-5单克隆抗体的大鼠母胎界面处Th1和Th2细胞的数量。
(M) 饲喂不同水平蛋氨酸饮食并腹腔注射IL-5、中和性抗IL-5单克隆抗体和PBS的免疫性自发流产小鼠的着床位点数量。
(N-O) 饲喂不同水平蛋氨酸饮食并腹腔注射IL-5、中和性抗IL-5单克隆抗体和PBS的免疫性自发流产小鼠着床位点组织中IL-5、IL-5RA、p65 NF-κB和整合素αvβ3的Western blot分析。NP：同系妊娠（syngeneic pregnant）；AP：异系妊娠（allogeneic pregnant）。
（4）蛋氨酸通过调控转录因子 Eomes 甲基化来增强 IL-5 转录
研究发现，蛋氨酸通过影响Eomes基因的DNA甲基化水平来调节IL-5的表达。Eomes可以直接结合到IL-5启动子区域，抑制其转录。蛋氨酸的补充可以阻止Eomes与IL-5启动子结合，从而促进IL-5表达。
图4：蛋氨酸通过调控转录因子Eomes的甲基化增强IL-5转录
(A) 细胞分离示意图。
(B) 猪滋养层细胞中蛋氨酸的碳-13和氢-3对不同大分子分数的相对贡献。
(C) 大鼠囊胚中差异表达的转录因子热图。
(D) 不同蛋氨酸饮食喂养的大鼠囊胚中CDX2、NANOG、SOX17、EOMES和DAPI的免疫荧光染色。
(E) 大鼠囊胚中Eomes的DNA甲基化水平。
(F) 经蛋氨酸处理的人类滋养层细胞中Eomes和IL-5的Western blot分析。
(G) 在妊娠期间喂食不同浓度蛋氨酸的Eomes+/-小鼠着床位点组织中p65 NF-κB、整合素αvβ3和IL-5的Western blot分析。
(H) 喂食蛋氨酸的WT和Eomes +/-小鼠血清中IL-5的浓度。
(I) 喂食蛋氨酸的WT和Eomes +/- 小鼠母胎界面处Th2细胞的数量。
(J) 经蛋氨酸和DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷处理的人类滋养层细胞中IL-5的浓度。
(K) 经蛋氨酸和DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷处理的人类滋养层细胞的粘附率。
(L) 共转染Eomes和IL-5启动子的人类滋养层细胞中相对荧光素酶活性。
(M) IL-5启动子上的四个假定的富含GC的区域（IL-5 1、2、3和4）。
(N) 人类滋养层细胞中EOMES结合IL-5启动子的富集情况。
(O) 共转染Eomes和IL-5启动子的人类滋养层细胞中相对荧光素酶活性。
图S4：蛋氨酸通过调节转录因子Eomes甲基化增强IL-5转录
(A) 不同蛋氨酸饮食喂养的大鼠囊胚中5mC、5hmC、H3K4me3、H3K27me3、H3K9me3和DAPI的免疫荧光染色。
(B) WGBS揭示功能区域中差异甲基化区域的DNA甲基化比例。
(C) ChIP-seq揭示功能区域中差异甲基化区域的H3K4me3比例。
(D) RNA-seq揭示甲基转移酶和去甲基化酶平均表达水平的热图。
(E) 联合分析揭示全基因组DNA甲基化水平与基因表达的相关性。
(F) 经不同水平蛋氨酸处理或H3K4和DNA甲基化抑制剂处理的大鼠囊胚的免疫荧光染色。
(G) 囊胚中差异表达基因和启动子甲基化的聚类分析。
（5）蛋氨酸调控胎盘中 EOMES 和 IL-5 的表达
图5：蛋氨酸调节胎盘中EOMES和IL-5的表达
(A-F) 在妊娠第12天、第14天和第18天，不同蛋氨酸饮食下大鼠血清中蛋氨酸代谢物SAM和SAH的浓度。
(G-H) 在妊娠期间喂食不同浓度蛋氨酸的大鼠胎盘中，IL-5RA、IL-5、EOMES、HOXA1、LIF、p65 NF-κB和整合素αvβ3的Western blot分析。n = 12。
易小结
本研究通过多模型、多组学的系统性分析，揭示了蛋氨酸通过表观遗传调控Eomes-IL-5轴改善妊娠结局的分子机制，为营养干预妊娠并发症提供了理论依据。未来需进一步推动临床转化，并深化对一碳代谢网络与免疫微环境交互作用的理解。
- 通过全基因组DNA甲基化测序的WGBS技术，研究者系统评估了蛋氨酸对胚胎全基因组DNA甲基化模式的影响。研究发现，蛋氨酸补充显著降低了胚胎中Eomes基因启动子区的DNA甲基化水平，从而解除其对IL-5的转录抑制。
- 通过H3K4me3的ChIP-seq，研究者发现蛋氨酸补充显著增加了胚胎中H3K4me3的富集程度（尤其在基因启动子区），表明蛋氨酸通过促进组蛋白激活标记增强基因转录活性。
- RNA-seq鉴定了蛋氨酸处理下胚胎中371个差异表达基因，包括H3K4甲基转移酶（Kmt2家族）的上调和DNA甲基转移酶（Dnmt3a等）的下调，与WGBS和ChIP-seq发现的表观遗传变化一致。
- 通过整合WGBS（DNA甲基化）、ChIP-seq（H3K4me3修饰）和RNA-seq（基因表达）数据，构建了蛋氨酸调控IL-5的表观遗传网络，联合分析揭示Eomes为蛋氨酸-IL-5轴的核心调控因子，并通过双荧光素酶报告实验和ChIP-qPCR验证其直接结合IL-5启动子。时序性分析（胚胎到胎盘）显示，蛋氨酸对Eomes的调控持续影响胎盘发育，揭示了表观遗传记忆在妊娠中的长期效应。
总之，本研究利用WGBS、ChIP-seq和RNA-seq及其联合分析为研究蛋氨酸对胚胎发育和母胎免疫耐受的调控机制提供了全面的视角。这些技术不仅揭示了蛋氨酸对DNA甲基化和组蛋白修饰的影响，还通过分析基因表达的变化，揭示了蛋氨酸如何通过表观遗传调控机制影响胚胎发育和免疫耐受。这些发现为理解营养素在生殖健康中的作用提供重要分子基础。
关于易基因全基因组重亚硫酸盐测序（WGBS）
全基因组重亚硫酸盐甲基化测序（WGBS）可以在全基因组范围内精确的检测所有单个胞嘧啶碱基（C碱基）的甲基化水平，是DNA甲基化研究的金标准。WGBS能为基因组DNA甲基化时空特异性修饰的研究提供重要技术支持，能广泛应用在个体发育、衰老和疾病等生命过程的机制研究中，也是各物种甲基化图谱研究的首选方法。
易基因全基因组甲基化测序技术通过T4-DNA连接酶，在超声波打断基因组DNA片段的两端连接接头序列，连接产物通过重亚硫酸盐处理将未甲基化修饰的胞嘧啶C转变为尿嘧啶U，进而通过接头序列介导的 PCR 技术将尿嘧啶U转变为胸腺嘧啶T。
应用方向：
WGBS广泛用于各种物种，要求全基因组扫描（不错过关键位点）
- 全基因组甲基化图谱课题
- 标志物筛选课题
- 小规模研究课题
技术优势：
- 应用范围广：适用于所有参考基因组已知物种的甲基化研究；
- 全基因组覆盖：最大限度地获取完整的全基因组甲基化信息，精确绘制甲基化图谱；
- 单碱基分辨率：可精确分析每一个C碱基的甲基化状态。
关于易基因染色质免疫共沉淀测序 (ChIP-seq)
染色质免疫共沉淀（Chromatin Immunoprecipitation,ChIP），是研究体内蛋白质与DNA相互作用的经典方法。将ChIP与高通量测序技术相结合的ChIP-Seq技术，可在全基因组范围对特定蛋白的DNA结合位点进行高效而准确的筛选与鉴定，为研究的深入开展打下基础。
DNA与蛋白质的相互作用与基因的转录、染色质的空间构型和构象密切相关。运用组蛋白特定修饰的特异性抗体或DNA结合蛋白或转录因子特异性抗体富集与其结合的DNA片段，并进行纯化和文库构建，然后进行高通量测序，通过将获得的数据与参考基因组精确比对，研究人员可获得全基因组范围内某种修饰类型的特定组蛋白或转录因子与基因组DNA序列之间的关系，也可对多个样品进行差异比较。
应用方向：
ChIP 用来在空间上和时间上不同蛋白沿基因或基因组定位
- 转录因子和辅因子结合作用
- 复制因子和 DNA 修复蛋白
- 组蛋白修饰和变异组蛋白
技术优势：
- 物种范围广：细胞、动物组织、植物组织、细菌微生物多物种富集经验；
- 微量建库：只需5ng以上免疫沉淀后的DNA，即可展开测序分析；
- 方案灵活：根据不同的项目需求，选择不同的组蛋白修饰特异性抗体。
技术路线：
易基因提供全面的表观基因组学（DNA甲基化、DNA羟甲基化、cfDNA）和表观转录组学（m6A、m5C、m1A、m7G、ac4C、RNA与蛋白互作）、DNA与蛋白互作及染色质开放性技术方案（ChIP-seq、ATAC-seq），详询易基因：0755-28317900。
参考文献：
Cai S, Xue B, Li S, Wang X, Zeng X, Zhu Z, Fan X, Zou Y, Yu H, Qiao S, Zeng X. Methionine regulates maternal-fetal immune tolerance and endometrial receptivity by enhancing embryonic IL-5 secretion. Cell Rep. 2025 Feb 11;44(2):115291. pii: S2211-1247(25)00062-2. doi: 10.1016/j.celrep.2025.115291.
相关阅读：
1、Nature | 易基因DNA甲基化测序助力人多能干细胞向胚胎全能8细胞的人工诱导
2、Cell｜易基因微量DNA甲基化测序助力中国科学家成功构建胚胎干细胞嵌合体猴，登上《细胞》封面
3、项目文章｜微量WGBS+ACE-seq揭示卵巢早衰的人卵丘细胞DNA甲基化与羟甲基化表观基因组图谱
4、项目文章｜WGBS揭示Vpr蛋白在HIV-1感染中对CD4+ T细胞DNA甲基化变化的作用
5、项目文章 | WGBS+RNA-seq揭示松材线虫JIII阶段形成过程中的DNA甲基化差异
6、项目文章 | WGBS+RNA-seq揭示黄瓜作物的“源-库”关系受DNA甲基化调控
7、年终盘点 | 易基因2023年度DNA甲基化研究项目文章精选
8、项目文章 | ChIP-seq等揭示糖皮质激素和TET2共调控促进癌症转移的表观遗传机制
9、 项目文章 | Nat Commun：中南大学曾朝阳/熊炜/龚朝建团队利用ChIP-seq等揭示头颈鳞癌免疫逃逸机制
10、项目文章 | ChIP-seq等揭示糖皮质激素和TET2共调控促进癌症转移的表观遗传机制
11、项目文章：ChIP-seq等揭示人畜共患寄生虫弓形虫的蛋白质乳酸化和代谢调控机制
12、项目集锦 | 易基因近期染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）研究成果
13、项目文章 | NAR：ChIP-seq等揭示蛋白质酰基化与c-di-GMP协同调控放线菌发育与抗生素合成机制
14、DNA甲基化修饰整体研究方案
15、DNA与蛋白质互作及染色质开放性研究方案
16、RNA甲基化修饰整体研究方案
17、游离细胞DNA（cfDNA）检测整体研究方案
18、特异性R-loop检测整体研究方案
19、技术推介 | 染色质免疫共沉淀测序 (ChIP-seq)
20、技术推介 | 全基因组重亚硫酸盐甲基化测序(WGBS)
