O momento das primeiras divisões celulares pode predizer o potencial de desenvolvimento de um embrião, incluindo sua capacidade de estabelecer prenhez. Além de diferenças relacionadas ao metabolismo, estresse e sobrevivência, embriões com diferentes velocidades de desenvolvimento apresentam padrões transcricionais distintos, principalmente relacionados ao metabolismo energético e lipídico. Como o padrão transcricional é regulado por fatores epigenéticos este estudo visou caracterizar os mecanismos epigenéticos envolvidos neste fenótipo. Para isto, embriões bovinos foram produzidos in vitro utilizando sêmen sexado (fêmeas) e as 40 horas pós inseminação (hpi) foram classificados como Rápidos (4 ou mais células) ou Lentos (2 ou 3 células), permanecendo em cultivo até o estágio de blastocisto (168 hpi) (Capítulo 1) ou sendo avaliados com 40 hpi, 96 hpi ou 168 hpi (Capítulo 2). No capítulo 1, a análise da metilação global do genoma pelo sistema EmbryoGENE Methylation DNA Array (EDMA) identificou 11.584 regiões diferencialmente metiladas (DMRs) (7.976 regiões hipermetiladas em blastocistos derivados do grupo de clivagem rápida FBL - e 3.608 regiões hipermetiladas em blastocistos derivados de embriões de clivagem lenta - SBL). Os FBL apresentaram mais regiões classificadas como hipermetiladas, distribuídas ao longo do genoma, como nos íntrons, exons, promotores e elementos de repetição, enquanto em SBL, as regiões hipermetiladas estavam mais presentes nas ilhas CpG. As DMRs foram agrupadas em relação aos processos biológicos a que estavam envolvidas, e algumas das vias mais afetadas foram relacionadas à sobrevivência/diferenciação celular e metabolismo energético/lipídico. Os perfis dos transcritos dos genes diferencialmente metilados (DMs) relacionados com estas vias também foram avaliados, e a maior parte revelou mudanças na quantificação relativa. No capítulo 2, foi avaliada ao longo do desenvolvimento a presença de metilações e hidroximetilações do DNA e modificações pós-traducionais de histonas (acetilação e trimetilação da lisina 9 da histona 3 e trimetilação da lisina 27 da histona 3 H3K9ac, H3K9me3 e H3K27me3, respectivamente). A cinética das primeiras clivagens influenciou a maioria das modificações epigenéticas estudadas desde os estágios iniciais até o blastocisto (exceto pela hidroximetilação do DNA e H3K27me3). A análise dos transcritos relacionados a inclusão ou remoção dessas modificações corroborou o padrão de modificações encontrado. É possível concluir que a cinética das primeiras clivagens apresenta relação com modificações epigenéticas nos embriões e que se manterão até o final do desenvolvimento pré-implantacional, resultando em blastocistos de padrão transcricional e metabólico distintos, podendo influenciar na viabilidade embrionária.

The timing of the first cell divisions may predict the developmental potential of an embryo, including its ability to establish pregnancy. Besides differences related to metabolism, stress, and survival, embryos with different speeds of development present distinct patterns of gene expression, mainly related to energy and lipid metabolism. As gene expression is regulated by epigenetic factors, and that includes DNA methylation patterns, in this study we compared the global DNA methylation profile of embryos with different kinetics of development in order to identify general pathways and regions that are most influenced by this phenotype. For this, bovine embryos were produced in vitro using sexed semen (females) and the 40 hours post insemination (hpi) were classified as Fast (4 or more cells) or Slow (2 or 3 cells), remaining in culture until the blastocyst stage (168 hpi) (Chapter 1) or evaluated at 40 hpi, 96 hpi or 168 hpi (Chapter 2). In Chapter 1, the analysis of global DNA methylation by EmbryoGENE DNA Methylation Array (EDMA) identified 11,584 differentially methylated regions (DMRs) (7,976 regions hypermethylated in blastocysts derived from the fast cleavage group -FBL- and 3,608 hypermethylated regions in blastocyst derived from the slow cleavage group -SBL). FBL presented more regions classified as hypermethylated, distributed throughout the genome, as in introns, exons, promoters and repeating elements, whereas in SBL, hypermethylated regions were more present in the CpG islands. DMRs were grouped in relation to the biological processes to which they were involved, and some of the most affected pathways were related to cell survival/differentiation and energy/lipid metabolism. Profiles of transcripts of differentially methylated (DMs) genes related to these pathways were also evaluated, and most presented changes in relative quantification. In Chapter 2, the presence of DNA methylations and hydroxymethylations and post-translational histone modifications (histone 3 lysine 9 acetylation and trimethylation and histone 3 lysine 27 trimethylation - H3K9ac, H3K9me3 and H3K27me3, respectively). The kinetics of the first cleavages influenced most of the epigenetic modifications studied from the initial stages to the blastocyst (except DNA hydroxymethylations and H3K27me3). The analysis of the transcripts related to insertion or removal of these modifications corroborated the pattern of modifications. It is possible to conclude that the kinetics of the first cleavages is related with epigenetic modifications in embryos that will be maintained through the pre-implantation development, resulting in blastocysts with different transcriptional and metabolic patterns, which might influence the embryonic viability.