我们的身体特征和疾病风险可以通过表观遗传修饰来决定,表观遗传修饰改变我们基因的表达方式,这意味着我们的健康和发展可能与我们的计划有所不同遗传密码。这些变化是否可以代代相传一直是一个令人费解的问题,但新的研究相信已经在蛔虫的后代中找到了“跨代表观遗传”的证据。
该研究以蛔虫为对象(因大量研究而闻名,并引起了一些)并剥离了精子中所含组蛋白的染色体,该组蛋白改变了 DNA 的包装方式。业内人士将其称为 H3K27me3,组蛋白标记存在于所有多细胞动物中,并且能够通过将 DNA 紧密地塞入染色体中来关闭基因的功能,以致并非所有区域都可以激活。
经治疗的线虫然后精子被用来创造后代,研究人员可以在后代中寻找异常基因表达的迹象。他们的观察结果表明,从精子继承的基因(称为父本染色体)由于缺少 H3K27me3 组蛋白标记而被打开,导致组织产生它们通常不会产生的细胞类型。
例如,通常应该忙于产生性细胞的组织表现出了您期望在神经组织中看到的基因。研究小组分析的所有组织中都发生了这种混淆,但根据所研究的组织,不同的基因在不同的样本中被不适当地打开。
此外,这种效应不仅仅出现在由组蛋白剥离的精子产生的第一代后代的染色体中。它也在下一代或“孙辈”中以不同的方式出现。
通讯作者苏珊·斯特罗姆(Susan Strome)说:“在后代的种系中,一些基因被异常开启并保持在缺乏抑制标记的状态,而基因组的其余部分则重新获得了标记,并且这种模式被传递给了孙代。”加州大学圣克鲁斯分校分子、细胞和发育生物学名誉教授陈述。 “我们推测,如果这种 DNA 包装模式在种系中得以维持,它可能会遗传很多代。”
线虫由于它们适合研究(当试图进行重复观察时,有大量维护成本低且寿命短的透明主题),因此经常被用作更广泛研究的模型。然而,它们仍然不是人类,这意味着我们从它们身上学到的东西不一定适用于我们自己的生物学。
然而,斯特罗姆相信,在哺乳动物细胞研究中看到的类似结果可能表明这种跨代表观遗传可能发生在其他物种的体内(尽管值得注意的是,这些研究没有找到证据)。如果适用的话,它可以解释一个人的健康和发展如何受到祖父母以及父母的影响。
“这看起来像是动物基因表达和发育的保守特征,而不仅仅是蠕虫特有的奇怪现象,”斯特罗姆说。 “我们可以做令人惊奇的基因实验线虫这在人类身上是不可能做到的,而我们在蠕虫身上进行的实验结果可能会对其他生物体产生广泛的影响。”
这项研究发表于美国国家科学院院刊。