我们不仅仅是基因的总和。由饮食、疾病或生活方式等环境因素调节的表观遗传机制可以通过调节基因的开关来调节DNA。长久以来人们一直争论不休的是:如果表观遗传修饰在整个生命中积累,它是否可以跨越世代的边界,遗传给下一代。
现在,德国Max Planck研究所的免疫生物学和表观遗传学研究人员获得有力的证据:在生命的传递过程中,下一代不仅继承了DNA本身,也继承了有助于在后代中基因表达调节的表观遗传指令。Nicola Iovino的实验室首次描述了这种遗传信息的生物学后果,新见解于7月14日发表在Science上。研究证明,母亲的表观遗传记忆对新一代的发育和生存至关重要。
表观遗传是什么
人类有250多种不同的细胞类型。它们的DNA碱基序列完全相同;然而,比如肝脏和神经细胞看起来非常不同,功能也不同。造成这种差异的原因是一个称为表观遗传学的过程。表观遗传修饰能够给DNA的特定区域添加标记,用来吸引或阻挡激活基因的蛋白。由此,这些表观遗传修饰逐步为每种细胞类型产生活性DNA和非活性DNA序列模式。
此外,与DNA中固定不变序列顺序相反的是,表观遗传标记能够在生命过程中发生变化,并对环境或生活方式作出反应。比如,吸烟改变肺细胞的表观遗传组成,最终导致癌症产生。应激、疾病或饮食等外部刺激影响,也被认为储存在细胞的表观遗传记忆中。
表观遗传标记能遗传的证据
长期以来,人们一直认为这些表观遗传修饰不会跨代遗传。科学家们认为,在精子和卵细胞发育过程中,整个生命过程中积累的表观遗传记忆是完全清除的。就在最近,几项研究因证实表观遗传标记确实能够跨代遗传,轰动了科学界。2015年的Science上就证明了:在小鼠精子形成过程中如果改变组蛋白的生物化学信息,后代则容易有出生缺陷及异常骨骼形成。随后2016年Developmental Cell上发表了表观遗传变化影响胎盘发育的文章,Nature Genetics上也有研究文章证明不良饮食通过卵子的表观遗传学影响后代。
但是迄今为止,分子水平上表观遗传标记如何准确地传递,以及它们对后代产生什么影响仍然是未知的。论文通信作者、Max Planck研究所的研究员Nicola Iovino说,“自从上世纪九十年代初表观遗传学出现以来,就存在表观遗传信息跨代遗传的迹象。比如,流行病学研究显示,祖父的食物供应和他们的孙辈患糖尿病和心血管疾病风险有着显著的相关性。自从那时以来,多篇报道已提示着不同的有机体中存在表观遗传传递,但是它的分子机制是未知的。”
找到跨代传递的表观遗传标记
Iovino和他的团队使用果蝇研究了表观遗传修饰如何从母体传递到胚胎。他们关注一种人类身上中发现的、被称作H3K27me3的表观遗传修饰。它改变了染色质的包装,主要与抑制基因表达相关联。
Max Planck研究所的研究人员发现在母体卵子中标记染色质DNA的H3K27me3修饰在受精后的胚胎中仍然存在,即便其他的表观遗传标记被擦除。论文第一作者Fides Zenk解释说:“这表明母体将它的表观遗传标记传递到了后代中。但是我们同样感兴趣的是,这些标记是否在胚胎中发挥着重要作用。”
可遗传的表观遗传标记对胚胎形成很重要
因此,这些研究人员运用多种遗传工具在果蝇中移除了添加H3K27me3标记的酶,结果发现缺乏H3K27me3的胚胎在早期发育期中不能够完成胚胎形成。Iovino说,“结果表明在繁殖中,表观遗传信息不仅能跨代遗传,而且对胚胎本身的发育是比较重要的。”
当他们仔细研究这些胚胎时,研究小组发现在正常情形下被关闭的、几种重要的发育基因在缺乏H3K27me3的胚胎中处于开启状态。Zenk解释:“我们猜测在发育期间过早地激活这些基因会破坏胚胎形成,并且最终导致胚胎死亡。事实上,它表明表观遗传信息是加工和正确转录胚胎中的遗传密码所必需的。”
对人类健康的影响
有了这些结果,此项研究工作向前迈出了重要的一步,并清楚地显示了可遗传的表观遗传信息的生物学后果。不仅提供证据表明果蝇的表观遗传修饰可以世代相传,而且还揭示了从母亲遗传来的表观遗传标记是一种在早期胚胎发育的复杂过程中控制基因激活的微调机制。
研究人员深信他们的发现具有深远影响。Iovino解释道:“我们的研究表明我们不只从我们的父母那里遗传基因。它表明了我们还能遗传到能够被我们的环境和个人生活方式所影响的、可微调的基因调节机制。这些认识为之前发表的研究——一些情形下获得性的环境适应结果够从生殖细胞系传递到我们的后代这样的观察提供新的分子基础。”此外,鉴于破坏表观遗传机制可能导致癌症、糖尿病和自身免疫疾病等疾病,这些新的发现可能对人类健康产生重要影响。
来源:生物探索(微信号 biodiscover)
为你推荐

药价查询,药价查询,全国已有29个省、市及新疆生产建设兵团上线定点药店比价小程序
据新闻联播报道,国家医疗保障局消息,截至目前,全国已有29个省(自治区、直辖市)及新疆生产建设兵团上线定点药店比价小程序,可实现药品价格在手机上一键查询、实时比对和位...
2025-02-22 21:28

CDE:晚期胃癌新药临床试验设计指导原则
胃癌(Gastric cancer, GC) 是我国高发的消化系统恶性肿瘤, 其新发病例数和死亡病例数分别位列我国恶性肿瘤发病和死亡的第 5 位和第 3 位。
2025-02-21 21:19

首款依视路星趣控眼镜于上海眼镜展全球首秀 专为近视管理设计 延缓中国儿童青少年近视进展
依视路星趣控眼镜提供符合人体工程学设计的镜架,满足不同年龄段的孩子在面部结构和尺寸上的显著差异,尺码范围广,覆盖38号至50号,为3-5岁儿童,6-9岁和10-12岁青少年年龄段提...
2025-02-21 17:33

百林科完成A+轮战略融资数亿元,多家投资机构联合投资
百林科成立于2021年9月10日,是一家专注于疫苗、抗体药物、重组蛋白、细胞治疗、基因治疗、血液制品以及其他生物制品关键工艺设备与耗材研发和制造的高科技企业。
2025-02-21 13:30

深研生物完成超3亿元B+轮融资,越秀产业基金领投
深研生物成立于2014年,是一家专注于细胞与基因治疗(CGT)领域的高新技术企业,致力于为核心技术与设备的自主研究和开发提供整体解决方案。
2025-02-21 13:23

阿斯利康以1.6亿美元收购珐博进中国,获得罗沙司他在中国的独家权利
昨日(2月20日)晚间,阿斯利康在其官微宣布与珐博进有限公司达成协议,将以约1 6亿美元收购珐博进中国。
2025-02-21 10:20

快速崛起的中国创新药公司,真实生物赴港IPO
2月18日据港交所披露,真实生物科技有限公司(以下简称“真实生物“)递交上市申请书,中金公司为其独家保荐人。这家成立于2012年的生物科技企业,以创新药物研发为核心,专注于...
2025-02-20 20:57

华东医药经皮肾小球滤过率测量设备获批,有望提供GFR监测新方法
2025年2月19日晚,华东医药(000963 SZ)公告,其全资子公司杭州中美华东制药有限公司申报的创新产品三类医疗器械经皮肾小球滤过率测量设备注册申请获得上市批准。
2025-02-19 19:15

国采中选企业满足一定条件,可变更药品上市许可持有人及生产企业、增加规格包装等,第一批名单发布
2月18日,国家组织药品联合采购办公室发布《关于国家组织药品集中采购部分中选药品信息变更的通知(第一批)》,涉及到5批国采的15个品种。
2025-02-19 18:26

凯米生物完成超亿元Pre-A轮融资首关,加速肿瘤治疗性疫苗全球布局
此次融资将用于加速核心产品SN3001(前列腺癌治疗性疫苗)、SN2001(慢性乙肝免疫治疗疫苗)的全球临床,以及基于SynNeogen®核心技术平台的肿瘤治疗性疫苗产品持续布局。
2025-02-19 13:50

潜在交易金额超12亿美元,石药集团ADC癌症新药达成国际授权合作
今日(2月19日),石药集团发布公告称,其控股子公司巨石生物与Radiance Biopharma达成协议,Radiance Biopharma将获得巨石生物自主研发的重组抗人类受体酪氨酸激酶样孤儿受体1...
2025-02-19 11:21

又一玩家加入,来自恒瑞医药的“近视神药”上市申请获受理
近日,恒瑞医药发布公告宣布,公司已经收到国家药监局下发的《受理通知书》,旗下产品 HR19034滴眼液的药品上市许可申请获得国家药监局受理。
2025-02-19 10:47

国家医保局:医保领域2025年度第一批重点事项清单
2025年底前,全国80%左右统区基本实现与定点医药机构即时结算。基本实现医保部门与医药企业对集采药品的直接结算,加快推动与医药企业对集采医用耗材、国谈药的直接结算。
2025-02-18 21:14

“悦如初,达新程” 2025特应性皮炎免疫创新学术会议于成都举办
特应性皮炎是一种慢性、复发性、炎症性皮肤病,在非致命性皮肤疾病中疾病负担位列第一,给患者个人及家庭带来沉重的生理、心理负担,造成长期的社会影响。
2025-02-18 10:58

拜耳在欧盟申请EyleaTM 8mg治疗间隔延长至6个月
拜耳已向欧洲药品管理局(EMA)提交申请,将EyleaTM 8mg(阿柏西普8mg,114 3mg ml注射液)用于治疗两种主要视网膜疾病,即新生血管(湿性)年龄相关性黄斑变性(nAMD)和糖...
2025-02-17 19:55

EyleaTM 8mg延长给药间隔治疗湿性年龄相关性黄斑变性的长期疗效和安全性在三年时得到证实
近日,在于美国迈阿密举行的第22届新生血管年会上,拜耳及其合作伙伴Regeneron公布了PULSAR开放标签扩展研究治疗新生血管(湿性)年龄相关性黄斑变性(nAMD)患者第三年的临床试验结果。
2025-02-17 19:44

备思复(维恩妥尤单抗)联合疗法全国首张处方落地,开启泌尿肿瘤精准治疗新篇章
2025年2月17日,北京大学肿瘤医院泌尿肿瘤暨黑色素瘤肉瘤内科主任、中国临床肿瘤学会副理事长兼秘书长郭军教授为一位晚期尿路上皮癌患者开具备思复(维恩妥尤单抗)联合帕博利珠...
2025-02-17 19:38

安诊儿率先融合DeepSeek-R1,升级大模型底座能力
2月16日,由浙江省卫健委和蚂蚁集团联合推出的 "安诊儿 "宣布融合DeepSeek-R1,升级大模型底座能力,成为国内首批支持专业推理模型的AI医疗健康应用之一。
2025-02-16 15:46