生物機制傳遞長期表觀遺傳記憶
根據(jù)表觀遺傳學 - 基因表達的遺傳變化研究并未在我們的DNA中直接編碼 - 我們的生活經歷可能會傳遞給我們的孩子和孩子的孩子。對創(chuàng)傷事件幸存者的研究表明,接觸壓力可能確實對后代產生持久影響。但這些遺傳“記憶”到底是怎么回事?
特拉維夫大學的一項新研究確定了“環(huán)境”和“關閉”環(huán)境影響繼承的精確機制。這項研究于上周在Cell上發(fā)表,由Oded Rechavi博士及其來自TAU生命科學學院和薩戈爾神經科學學院的小組領導,揭示了規(guī)定哪些表觀遺傳反應將被遺傳以及持續(xù)多長時間的規(guī)則。“直到現(xiàn)在,人們一直認為被動稀釋或衰變可以控制表觀遺傳反應的遺傳,”Rechavi博士說。“但我們發(fā)現(xiàn),有一個活躍的過程可以通過幾代人來調節(jié)表觀遺傳。”
將壓力從一代傳遞到下一代
研究人員一直專注于壓力,創(chuàng)傷和其他環(huán)境暴露的影響如何從一代傳遞到下一代多年。小RNA分子 - 調節(jié)基因表達的短RNA序列 - 是介導這種遺傳的關鍵因素。Rechavi博士及其團隊之前已經確定了一種“小RNA遺傳”機制,通過該機制,RNA分子可以響應特定細胞的需求以及它們如何在世代之間進行調節(jié)。
Rechavi博士說:“我們之前表明,蠕蟲在父母的饑餓和病毒感染后遺傳了小RNA。這些小RNA幫助他們的后代做了類似的艱辛準備。” “我們還發(fā)現(xiàn)了一種機制,可以在幾代人之間擴增可遺傳的小RNA,因此反應沒有被稀釋。我們發(fā)現(xiàn)稱為RdRPs的酶是重新創(chuàng)建新的小RNA所必需的,以保持后代的反應。”
發(fā)現(xiàn)C.elegans蠕蟲中大多數(shù)可遺傳的表觀遺傳反應僅持續(xù)了幾代。這產生了這樣的假設:表觀遺傳效應通過稀釋或衰變的過程隨著時間的推移而逐漸“消失”。“但是這個假設忽略了這個過程不會簡單地消失而是受到監(jiān)管的可能性,”Rechavi博士說,他在這項研究中用針對GFP(綠色熒光蛋白)的小RNA處理C.elegans蠕蟲,報告基因常用于實驗。“通過遵循可調節(jié)GFP的可遺傳的小RNA來”沉默“其表達 - 我們揭示了一種活躍的,可調節(jié)的遺傳機制,可以”開啟“或”關閉“。
科學家發(fā)現(xiàn),他們命名為“MOTEK”(修飾的跨代表觀遺傳動力學)的特定基因參與了表觀遺傳傳遞的開啟和關閉。
Rechavi博士說:“我們通過轉換”開啟“和”關閉“蠕蟲用于調節(jié)基因的小RNA來發(fā)現(xiàn)如何操縱蠕蟲中表觀遺傳的跨代持續(xù)時間。“這些開關受到基因調節(jié)小RNA(可遺傳的)和MOTEK基因之間的反饋相互作用的控制,這些基因是跨代產生和傳遞這些小RNA所必需的。“這些反饋決定了表觀遺傳記憶是否會持續(xù)到后代,以及每個表觀遺傳反應將持續(xù)多久。”
一個全面的遺傳理論?
雖然他們的研究是對蠕蟲進行,該小組認為,理解了控制的原則繼承的表觀遺傳信息,是構建遺傳的綜合理論所有生物的關鍵,包括人類。
“我們現(xiàn)在正計劃研究MOTEK基因,以確切了解這些基因如何影響表觀遺傳效應的持續(xù)時間,”Recha Houri-Zeevi博士說,他是Rechavi博士實驗室的博士生,也是該論文的第一作者。“此外,我們正計劃研究人類是否存在類似的機制。”
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