哺乳動物受精后，雌雄原核（FPN和MPN）在DNA去甲基化和組蛋白修飾等方面呈現出顯著的表觀遺傳不對稱性，這是成功胚胎發生的標志。O-GlcNAc轉移酶（OGT）是催化蛋白質O-GlcNAc糖基化的關鍵酶，其母源形式在早期胚胎發育中扮演重要角色。本研究旨在探究在卵母細胞成熟期間，瞬時降低母源OGT活性如何影響小鼠合子階段的表觀遺傳修飾，特別是DNA去甲基化和組蛋白甲基化動力學。

研究使用了小鼠模型。通過體外成熟（IVM）技術獲取生發泡（GV）期卵母細胞，并利用高度特異性的OGT小分子抑制劑OSMI-4（10 μM）處理16.5小時，以抑制OGT活性。同時，也采用了小干擾RNA（siRNA）電穿孔技術敲低OgtmRNA作為對比。處理后的卵母細胞進行體外受精（IVF），形成合子。通過免疫熒光染色、定量PCR（RT-qPCR）、5-乙炔基-2’-脫氧尿苷（EdU）和5-乙炔基尿苷（5EU）摻入等多種技術，系統評估了OGT抑制對受精率、胚胎發育、DNA甲基化（5mC）、羥甲基化（5hmC）、TET3、DNMT1、DNMT3A以及多種組蛋白修飾（包括H3K4me3、H3K27me3、H3K9me2）表達與分布的影響。

研究首先確認了OgtmRNA和OGT蛋白在卵母細胞和合子中高表達。與siRNA敲低相比，使用OSMI-4抑制劑處理能更有效地降低卵母細胞及卵丘細胞中的O-GlcNAc水平。功能實驗表明，OSMI-4處理顯著降低了受精率，并導致超過50%的胚胎在合子或2-細胞階段發育停滯或延遲，未能達到囊胚期。而siRNA介導的Ogt敲低對植入前發育影響較小或不顯著，可能與殘留的母源OGT蛋白足以維持功能有關。

在合子發育的PN2-3階段（約7 hpi），OGT抑制顯著降低了雄性原核（MPN）中的5hmC水平，但未改變5mC水平。與此同時，作為對照的低濃度DMSO（<0.01%）意外降低了雌性原核（FPN）中的5mC水平。到了PN4-5階段（約10 hpi），OGT抑制的影響更加顯著：在FPN中，5mC水平降低而5hmC水平升高；在MPN中，5hmC水平則進一步顯著降低。這些變化共同導致了雌雄原核之間DNA甲基化不對稱性的消失。然而，通過5EU摻入實驗檢測發現，這一時期的全局轉錄活性并未發生改變。

為探究上述DNA甲基化變化的機制，研究檢測了相關酶的表達。在PN2-3階段，DNMT1和DNMT3A的定位與表達水平在OGT抑制后未發生改變，表明FPN中5mC的早期減少并非由它們介導。然而，在PN4-5階段，MPN中TET3的蛋白水平和核定位均因OGT抑制而顯著降低。這直接解釋了MPN中5hmC生成減少的原因，提示OGT可能通過調節TET3的穩定性或核質穿梭來影響其功能。

除了DNA甲基化，組蛋白修飾的不對稱性也受到OGT抑制的深刻影響。在PN2-3階段，OGT抑制并未顯著改變FPN中H3K4me3、H3K27me3和H3K9me2的水平，但卻使這三種組蛋白甲基化標記在MPN中的水平均有所增加，從而消除了雌雄原核間組蛋白修飾的不對稱性。此外，OGT抑制還減少了雌雄原核之間的大小不對稱性，這主要歸因于MPN尺寸的相對減小。在PN4-5階段，FPN中的H3K9me2水平降低，這可能削弱了PGC7（Stella）介導的、保護母源基因組免受TET3氧化的機制，從而部分解釋了該階段FPN中5mC減少和5hmC增加的現象。

本研究揭示了母源OGT在維持早期合子表觀遺傳不對稱性中的核心作用。其主要機制是雙向調控：在父源基因組（MPN）中，OGT通過影響TET3，調控主動的DNA去甲基化過程（5mC→5hmC）；在母源基因組（FPN）中，OGT則有助于維持H3K9me2相關的染色質保護狀態，防止其被過度去甲基化。OGT抑制導致MPN染色質解凝受阻（表現為體積減小）和組蛋白修飾異常沉積，這些變化共同破壞了正常的表觀遺傳重編程進程，最終引發胚胎發育停滯。研究還意外發現，即便是極低濃度的DMSO也可能影響卵母細胞的DNA甲基化狀態，這提示在早期胚胎表觀遺傳研究中需謹慎考慮實驗溶劑的潛在影響。盡管OGT抑制期間的O-GlcNAc水平降低在抑制劑洗脫后得以恢復，但其在卵母細胞成熟關鍵窗口期造成的表觀遺傳紊亂具有持久性，足以導致后續發育失敗。

總之，該研究證實母源OGT是協調DNA去甲基化與組蛋白修飾、確立父母本基因組表觀遺傳邊界的關鍵整合者，為理解營養感應（通過己糖胺生物合成途徑連接OGT底物UDP-GlcNAc）與生命最初的表觀遺傳編程之間的耦合機制提供了新見解。