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        研究記錄通過精子傳播表觀遺傳的父系
        
			
        
				2019-03-16 09:50:32
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        對人群和動物模型的研究表明，父親的飲食或環(huán)境壓力等經(jīng)歷會影響其后代的健康和發(fā)育。然而，這些影響如何在幾代人之間傳播仍然是神秘的。蘇珊斯特羅姆在加州大學(xué)圣克魯茲分校的實(shí)驗(yàn)室在揭示這一現(xiàn)象背后的機(jī)制方面取得了穩(wěn)步進(jìn)展，使用一種名為秀麗隱桿線蟲的小蛔蟲來顯示影響基因表達(dá)的染色體上的標(biāo)記，稱為“表觀遺傳”標(biāo)記，可以從父母傳遞到后代。她的團(tuán)隊(duì)最近發(fā)表的論文于10月17日在Nature Communications上發(fā)表，專注于秀麗隱桿線蟲 精子傳播的表觀遺傳標(biāo)記。
        

        研究記錄通過精子傳播表觀遺傳的父系
        

        除了記錄的傳輸后生內(nèi)存精子，新的研究表明，表觀遺傳信息的精子輸送到胚胎是必要的和足夠的指導(dǎo)胚的正常發(fā)育細(xì)胞的子代(生殖細(xì)胞產(chǎn)生精子和卵子)。“我們決定研究秀麗隱桿線蟲，因?yàn)樗鞘褂脧?qiáng)大的遺傳方法詢問表觀遺傳問題的一個很好的模型，”分子，細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)的杰出教授斯托姆說。
        

        表觀遺傳變化不會改變基因的DNA序列，而是涉及對DNA本身或DNA包裝在染色體中的組蛋白的化學(xué)修飾。這些修飾影響基因表達(dá)，在不同細(xì)胞和不同發(fā)育階段打開或關(guān)閉基因。表觀遺傳修飾可以引起從一代傳遞到下一代的基因表達(dá)變化的觀點(diǎn)，被稱為“跨代表觀遺傳”，現(xiàn)在是激烈的科學(xué)研究的焦點(diǎn)。
        

        多年來，人們認(rèn)為精子不會保留任何組蛋白包裝，因此無法將基于組蛋白的表觀遺傳信息傳遞給后代。然而，最近的研究表明，大約10%的組蛋白包裝保留在人類和小鼠精子中。
        

        “此外，染色體保留DNA的組蛋白包裝位于發(fā)育重要區(qū)域，因此這些發(fā)現(xiàn)提高了人們對精子可能將重要的表觀遺傳信息傳遞給胚胎的可能性的認(rèn)識，”Strome說。當(dāng)她的實(shí)驗(yàn)室觀察秀麗隱桿線蟲的精子時，他們發(fā)現(xiàn)精子基因組完全保留了組蛋白包裝。其他研究人員發(fā)現(xiàn)另一種常被研究的生物斑馬魚也是如此。“像斑馬魚一樣，蠕蟲代表著精子保留組蛋白的極端形式，這使得它們成為一個很好的系統(tǒng)，可以看出這種包裝是否真的很重要，”Strome說。
        

        她的實(shí)驗(yàn)室專注于特定的表觀遺傳標(biāo)記(稱為H3K27me3)，該標(biāo)記已成為廣泛生物體中抑制基因表達(dá)的標(biāo)志。研究人員發(fā)現(xiàn)，從精子染色體上除去這個標(biāo)記會導(dǎo)致大多數(shù)后代無菌。確定該標(biāo)記很重要后，他們想看看它是否足以指導(dǎo)正常的種系發(fā)育。
        

        研究人員通過分析一種突變體蠕蟲來解決這個問題，其中精子和卵子的染色體在受精后的第一個細(xì)胞分裂中被分離，因此胚胎的一個細(xì)胞僅遺傳精子染色體而另一個細(xì)胞只遺傳卵子染色體(通常，每個胚胎細(xì)胞從卵子和精子中遺傳染色體。這種不尋常的染色體分離模式使研究人員能夠產(chǎn)生蠕蟲，其種系只遺傳了精子染色體，因此只有精子表觀遺傳標(biāo)記。這些蠕蟲病毒變得肥沃，具有正常的基因表達(dá)模式。
        

        “這些研究結(jié)果表明，精子中的DNA包裝很重要，因?yàn)闆]有遺傳正常精子表觀遺傳標(biāo)記的后代是無菌的，并且它足以進(jìn)行正常的種系發(fā)育，”Strome說。
        

        雖然研究表明精子傳播的表觀遺傳信息對于正常發(fā)育非常重要，但它沒有直接解決父親的生活經(jīng)歷如何影響其后代的健康。Strome的實(shí)驗(yàn)室正在通過實(shí)驗(yàn)研究這個問題，其中蠕蟲在再生之前用酒精治療或饑餓。
        

        “目標(biāo)是分析染色質(zhì)包裝在父母中的變化，”她說。“無論被傳遞給后代要經(jīng)過的生殖細(xì)胞。我們想知道哪些細(xì)胞經(jīng)歷的環(huán)境因素，他們是如何將該信息傳送到生殖細(xì)胞，在什么樣的變化生殖細(xì)胞，以及如何影響后代“。
        

        通過證明精子攜帶的表觀遺傳信息的重要性，目前的研究表明，如果父親所經(jīng)歷的環(huán)境改變精子染色體的表觀遺傳學(xué)，它可能會影響后代。
        
			

			
          
        
			
        
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