Zygotic genome activation (ZGA) is the first transcription event in life 1 . However, it is unclear how RNA polymerase is engaged in initiating ZGA in mammals. Here, by developing small-scale Tn5-assisted chromatin cleavage with sequencing (Stacc–seq), we investigated the landscapes of RNA polymerase II (Pol II) binding in mouse embryos. We found that Pol II undergoes ‘loading’, ‘pre-configuration’, and ‘production’ during the transition from minor ZGA to major ZGA. After fertilization, Pol II is preferentially loaded to CG-rich promoters and accessible distal regions in one-cell embryos (loading), in part shaped by the inherited parental epigenome. Pol II then initiates relocation to future gene targets before genome activation (pre-configuration), where it later engages in full transcription elongation upon major ZGA (production). Pol II also maintains low poising at inactive promoters after major ZGA until the blastocyst stage, coinciding with the loss of promoter epigenetic silencing factors. Notably, inhibition of minor ZGA impairs the Pol II pre-configuration and embryonic development, accompanied by aberrant retention of Pol II and ectopic expression of one-cell targets upon major ZGA. Hence, stepwise transition of Pol II occurs when mammalian life begins, and minor ZGA has a key role in the pre-configuration of transcription machinery and chromatin for genome activation. Binding of RNA polymerase II during zygotic genome activation in mouse embryos is determined using the newly developed method Stacc–seq.

中文翻译：

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RNA Pol II结合的景观揭示了ZGA期间的逐步转变

合子基因组激活 (ZGA) 是生命 1 中的第一个转录事件。然而，尚不清楚 RNA 聚合酶如何参与启动哺乳动物的 ZGA。在这里，通过使用测序（Stacc-seq）开发小规模的 Tn5 辅助染色质裂解，我们研究了小鼠胚胎中 RNA 聚合酶 II (Pol II) 结合的情况。我们发现 Pol II 在从小 ZGA 到大 ZGA 的过渡过程中经历了“加载”、“预配置”和“生产”。受精后，Pol II 优先加载到富含 CG 的启动子和单细胞胚胎中可接近的远端区域（加载），部分由遗传的亲本表观基因组形成。然后，Pol II 在基因组激活（预配置）之前启动重定位到未来的基因目标，然后在主要 ZGA（生产）时参与完全转录延伸。在主要 ZGA 之后，Pol II 还在非活性启动子处保持低平衡，直到胚泡阶段，这与启动子表观遗传沉默因子的丢失相吻合。值得注意的是，次要 ZGA 的抑制会损害 Pol II 预构型和胚胎发育，伴随着 Pol II 的异常保留和主要 ZGA 上单细胞靶标的异位表达。因此，Pol II 的逐步转变发生在哺乳动物生命开始时，次要 ZGA 在基因组激活的转录机制和染色质的预配置中起关键作用。使用新开发的方法 Stacc-seq 确定小鼠胚胎合子基因组激活过程中 RNA 聚合酶 II 的结合。次要 ZGA 的抑制会损害 Pol II 预构型和胚胎发育，伴随着 Pol II 的异常保留和主要 ZGA 上单细胞靶标的异位表达。因此，Pol II 的逐步转变发生在哺乳动物生命开始时，次要 ZGA 在基因组激活的转录机制和染色质的预配置中起关键作用。使用新开发的方法 Stacc-seq 确定小鼠胚胎合子基因组激活过程中 RNA 聚合酶 II 的结合。次要 ZGA 的抑制会损害 Pol II 预构型和胚胎发育，伴随着 Pol II 的异常保留和主要 ZGA 上单细胞靶标的异位表达。因此，Pol II 的逐步转变发生在哺乳动物生命开始时，次要 ZGA 在基因组激活的转录机制和染色质的预配置中起关键作用。使用新开发的方法 Stacc-seq 确定小鼠胚胎合子基因组激活过程中 RNA 聚合酶 II 的结合。次要的 ZGA 在基因组激活的转录机制和染色质的预配置中起关键作用。使用新开发的方法 Stacc-seq 确定小鼠胚胎合子基因组激活过程中 RNA 聚合酶 II 的结合。次要的 ZGA 在基因组激活的转录机制和染色质的预配置中起关键作用。使用新开发的方法 Stacc-seq 确定小鼠胚胎合子基因组激活过程中 RNA 聚合酶 II 的结合。