表觀遺傳如何影響后代
隨著生物體的生長和對環(huán)境的響應(yīng),細(xì)胞中的基因不斷地開啟和關(guān)閉。越來越多的證據(jù)表明基因表達(dá)的這些變化可以傳遞給后代,但其機(jī)制尚不清楚。在研究今天發(fā)表在自然傳播,研究人員在加州大學(xué)圣克魯斯分校表明,通過父母的精子染色體攜帶的表觀遺傳信息可能會導(dǎo)致基因表達(dá)和發(fā)展在后代的變化。
在他們對秀麗隱桿線蟲的實(shí)驗(yàn)中,研究人員專注于對組蛋白尾部特定氨基酸的修飾。根據(jù)資深作者Susan Strome的說法,這項(xiàng)新研究解決了表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域的一個核心問題。“這是一個非常直接的問題:遺傳精子染色體的DNA組蛋白包裝是否會影響后代的基因表達(dá)?答案是肯定的。“
研究人員一直關(guān)注父系中的表觀遺傳,因?yàn)榫訉ε咛サ呢暙I(xiàn)比胚胎更多。雞蛋含有許多可能影響胚胎發(fā)育的其他成分,使得更難以梳理出母系中的表觀遺傳效應(yīng)。
第一作者Kiyomi Kaneshiro說,秀麗隱桿線蟲是研究這個問題的好模型,因?yàn)榻M蛋白包裝完全保留在蠕蟲的精子染色體中。在人類和其他哺乳動物中,組蛋白包裝僅部分保留在精子中。在她的實(shí)驗(yàn)中,Kaneshiro選擇性地從精子染色體中去除特定的組蛋白標(biāo)記,然后用修飾的精子使卵子受精。
“爸爸是英國人,母親是夏威夷人,他們之間有足夠的差異,我們可以區(qū)分他們后代細(xì)胞中的兩個親本基因組,”Kaneshiro說。“通過這種混合系統(tǒng),我們能夠看到基因表達(dá)的差異,這是精子染色體上組蛋白標(biāo)記變化的直接結(jié)果。”
新發(fā)現(xiàn)表明,遺傳的表觀遺傳標(biāo)記會影響基因的表達(dá)和發(fā)育。但該研究涉及人工改變精子染色體上的標(biāo)記。還有待理解的是,對成體生物體的環(huán)境影響如何改變其生殖細(xì)胞中的表觀遺傳標(biāo)記,使得這些環(huán)境影響可能傳遞給后代。
圖像:在這些秀麗隱桿線蟲胚胎中,只有從卵子遺傳的染色體被染成綠色。對于DNA,所有染色體都染成紅色。通過區(qū)分卵子和精子遺傳的染色體,研究人員能夠追蹤精子染色體攜帶的表觀遺傳標(biāo)記的影響。圖片由K. Kaneshiro提供。
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