多梳家族（Pc G）蛋白是最早发现于果蝇中的一类能够起到染色质重塑、基因转录沉默等功能的重要蛋白质家族。多梳家族蛋白可以形成多梳抑制复合物1（PRC1）和2（PRC2）,分别催化组蛋白H2AK119ub1和H3K27me3修饰,在Pc G所介导的转录抑制中发挥核心作用,并且对哺乳动物的发育至关重要。在成体细胞及胚胎干细胞中,由于PRC1和PRC2可以互相招募,PRC1/H2AK119ub1和PRC2/H3K27me3在基因组上的定位,特别是在经典的Pc G靶点区域（如调控发育相关基因的二价启动子）的定位存在很大程度的重合与偶联。除了存在于经典的Pc G靶点区域,已有研究表明H3K27me3修饰在小鼠卵母细胞中还呈现一种特殊的分布谱式,即覆盖大段DNA甲基化水平较低的基因远端区域。这种特殊的谱式能够被早期胚胎所继承,发挥不依赖DNA甲基化的非经典印记的作用。由于技术上的挑战,目前获得早期胚胎H2AK119ub1的全基因组定位图谱还较为困难。因此,早期胚胎中H2AK119ub1的分布,及其与H3K27me3能否在不同基因组区域独立发挥功能尚不明确。基于此背景,我们开发了超灵敏微量染色质免疫沉淀测序技术CATCH-Seq,采用该技术对小鼠配子及早期胚胎发育过程中H2AK119ub1的基因组定位进行检测和分析。结果表明虽然H2AK119ub1存在更多的富集区域,但整体上和H3K27me3修饰在小鼠配子中均呈现较为相似的谱式。然而,在受精后的早期胚胎发育过程中两者呈现出全基因组范围的解偶联现象。早期胚胎中,在经典的Pc G靶基因上仅有H2AK119ub1的富集,而在非经典的基因远端区域和印记基因区域仅有H3K27me3的富集,提示H2AK119ub1可能在缺失H3K27me3的情况下独立地发挥沉默未来的二价启动子基因的功能,但不直接参与DNA甲基化不依赖、H3K27me3依赖的非经典印记基因的沉默。在受精卵发育过程中,一个至关重要的过程是母体-胚胎转化（MZT）,在此过程中母源带来的维持早期发育的m RNA及蛋白质消耗殆尽,而合子基因组激活（ZGA）发生。ZGA是早期胚胎发育的重要节点,正确的ZGA是胚胎正常发育所必需的。在小鼠早期胚胎发育中,我们发现与H3K27me3不同,在ZGA基因启动子区域H2AK119ub1修饰经历了明显的重编程,提示H2AK119ub1的去泛素化可能与正常的合子基因组激活相关。与之一致的是,在去泛素化酶USP16缺失的情况下,合子基因组激活出现异常。综上,H2AK119ub1和H3K27me3这两种组蛋白修饰在小鼠早期胚胎发育中具有相互区别且独立的分布和功能,并且H2AK119ub1可能在H3K27me3缺失时对于二价的发育相关基因的沉默具有调控作用,且在合子基因组激活中发挥着功能。本课题填补了配子及早期胚胎发育过程中组蛋白修饰H2AK119ub1重编程研究的空缺,揭示了早期胚胎中H2AK119ub1和H3K27me3修饰的不同分布及功能,进一步完善了小鼠早期胚胎发育中表观遗传机制研究。