Science树立新观念:能遗传的不仅仅是基因

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

湖北医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格资讯

湖北医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格

侵入式脑机接口置入费为6552元 次,侵入式脑机接口取出费为3139元 次,非侵入式脑机接口适配费为966元 次

2025-04-03 09:37

悦唯医疗完成近亿元A++轮投资,加速重症冠心病诊疗全流程创新器械研发与国产替代资讯

悦唯医疗完成近亿元A++轮投资,加速重症冠心病诊疗全流程创新器械研发与国产替代

此次融资将主要用于深化冠心病诊疗全流程创新器械和脉动式左心室辅助系统等新产品的研发,以及加速已获准上市的心脏稳定器等产品的市场推广。

2025-04-03 09:28

海尔盈康一生启动孤独症儿童关爱行动,创新罕见病可持续公益新生态资讯

海尔盈康一生启动孤独症儿童关爱行动,创新罕见病可持续公益新生态

本次活动聚焦孤独症儿童的诊疗,探讨交流AI赋能全流程防治康体系创新、前沿性生物科技诊疗技术等话题,旨在通过生态联盟的力量推动医学研究、科技创新与人文关怀的融合,让“星...

2025-04-03 09:11

诺华创新药物飞赫达®(盐酸伊普可泮胶囊)C3G适应症在中国获批资讯

诺华创新药物飞赫达®(盐酸伊普可泮胶囊)C3G适应症在中国获批

首款且唯一选择性靶向C3G病因药物,填补临床治疗空白

2025-04-02 18:14

国家卫健委:商业化人源细胞系是否纳入人类遗传监管?资讯

国家卫健委:商业化人源细胞系是否纳入人类遗传监管?

4月1日,国家卫健委科教司发布《人类遗传资源管理有关问题解答之一》。

2025-04-02 17:49

《NPJ digital medicine》刊发李冬梅教授团队成果:AI赋能高效识别眼睑肿物资讯

《NPJ digital medicine》刊发李冬梅教授团队成果:AI赋能高效识别眼睑肿物

亚太眼整形外科学会主席、中华医学会眼科分会眼整形眼眶病学组副组长李冬梅教授团队携手爱尔数字眼科研究所,在《NPJ digital medicine》(影响因子:12 4)学术期刊发表团队...

文/李林 2025-04-02 10:27

角膜移植点燃生命之光,爱尔眼科致敬全国角膜器官捐献者资讯

角膜移植点燃生命之光,爱尔眼科致敬全国角膜器官捐献者

角膜病是我国第二大致盲眼病

文/屈慧莹 2025-04-02 09:36

千亿GLP-1市场再添重磅产品,华东医药司美格鲁肽注射液国内上市申请获受理资讯

千亿GLP-1市场再添重磅产品,华东医药司美格鲁肽注射液国内上市申请获受理

本次申报适应症为成人2型糖尿病患者的血糖控制

2025-04-01 17:34

默克全球执行副总裁周虹:合作与创新是默克未来五年战略的两大关键词资讯

默克全球执行副总裁周虹:合作与创新是默克未来五年战略的两大关键词

近日,德国默克医药健康全球执行副总裁、中国及国际市场负责人周虹带领医药健康中国及国际市场管理团队开启了2025年度首次“中国行”。

2025-04-01 17:11

首个且唯一,阿斯利康PD-L1单抗获FDA批准治疗肌层浸润性膀胱癌资讯

首个且唯一,阿斯利康PD-L1单抗获FDA批准治疗肌层浸润性膀胱癌

度伐利尤单抗联合吉西他滨和顺铂作为新辅助治疗,随后度伐利尤单抗作为根治性膀胱切除术后的辅助单药治疗,用于治疗肌层浸润性膀胱癌成年患者。

2025-04-01 14:37

全国首个,湖北为脑机接口医疗服务定价资讯

全国首个,湖北为脑机接口医疗服务定价

昨日(3月31日),据“湖北发布”消息,湖北省医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格,其中,侵入式脑机接口置入费6552元 次,侵入式脑机接口取出费3139元 次,非侵入式脑机...

2025-04-01 11:03

一款国产创新流感药,获批资讯

一款国产创新流感药,获批

近日,据国家药监局官网信息显示,青峰医药下属子公司江西科睿药自主研发的1类创新药玛舒拉沙韦片(商品名:伊速达)正式获批上市,用于既往健康的12岁及以上青少年和成人单纯性...

2025-04-01 10:22

26省联盟药品集采启动,聚焦妇科用药和造影剂资讯

26省联盟药品集采启动,聚焦妇科用药和造影剂

近日,山西省药械集中招标采购中心发布《关于做好二十六省联盟药品集中带量采购品种数据填报工作的通知》,开展相关采购数据填报工作。

2025-03-31 21:48

优时比罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革)中国获批,全球首个且唯一双亚型创新药治疗全身型重症肌无力资讯

优时比罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革)中国获批,全球首个且唯一双亚型创新药治疗全身型重症肌无力

作为唯一人源化、高亲和力且具备创新修饰结构的IgG4单抗,关键Ⅲ期MycarinG试验证实罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革®)较安慰剂显著改善全身型重症肌无力患者的多个临床终点与结局。

2025-03-31 15:58

从手术麻醉到生命全周期护航,麻醉学科发展拓宽生命边界资讯

从手术麻醉到生命全周期护航,麻醉学科发展拓宽生命边界

3月26日,由中华医学会麻醉学分会、中国医师协会麻醉学医师分会等23家学协会共同举办的2025年中国麻醉周学术活动的启动仪式举办,该活动以“生命之重,大医精诚——守生命保驾护...

2025-03-31 15:30

欧狄沃联合逸沃成为中国目前唯一获批的肝细胞癌一线双免疫联合疗法资讯

欧狄沃联合逸沃成为中国目前唯一获批的肝细胞癌一线双免疫联合疗法

欧狄沃联合逸沃对比仑伐替尼或索拉非尼,可显著改善不可切除肝细胞癌一线患者的总生存期(OS),客观缓解率(ORR)可改善近3倍,中位缓解持续时间(mDOR)达30个月

2025-03-31 13:45

罗氏制药榜首 “现金牛” 产品罗可适(奥瑞利珠单抗)在华获批:开启多发性硬化症一年两次治疗新时代资讯

罗氏制药榜首 “现金牛” 产品罗可适(奥瑞利珠单抗)在华获批:开启多发性硬化症一年两次治疗新时代

罗氏制药今日(3月31日)宣布,其旗下创新药罗可适®(Ocrevus®,通用名:奥瑞利珠单抗注射液 ocrelizumab injection)正式获得中国国家药品监督管理局批准,每六个月静脉输...

2025-03-31 13:39

与拜耳“分手”后,华堂宁卖得更好了资讯

与拜耳“分手”后,华堂宁卖得更好了

日前,华领医药公布了华堂宁被纳入国家医保目录后首个完整年的业绩数据。

2025-03-31 11:21

三生有幸,医者仁心:三生制药向全体医药工作者致敬!资讯

三生有幸,医者仁心:三生制药向全体医药工作者致敬!

3月30日是国际医师节,由三生制药公益支持的以“三生有幸,医者仁心”为主题的公益活动,携手20位医生代表,以寄语海报的形式,共同向全体医护人员表达诚挚的祝福与关爱。

2025-03-30 17:38

新版药典自2025年10月1日起实施资讯

新版药典自2025年10月1日起实施

3月25日,国家药监局官网发布《国家药监局 国家卫生健康委关于颁布2025年版的公告(2025年第29号)》,2025年版《中国药典》自2025年10月1日起施行。

2025-03-30 17:07