不僅僅只有基因決定著我們的身體與生活，飲食，疾病或生活方式等環(huán)境因素所調(diào)節(jié)的表觀遺傳學(xué)機(jī)制同樣通過開關(guān)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)著DNA對(duì)我們生活的影響。
一個(gè)人在整個(gè)生命中累積的表觀遺傳修飾是否可以跨越世代的邊界繼承給子孫后代一直都為學(xué)術(shù)界所爭論不休。
近日，來自德國弗萊堡馬克斯·普朗克免疫生物學(xué)和表觀遺傳學(xué)研究所的研究人員證明，不僅DNA本身會(huì)發(fā)生代與代之間的遺傳，一個(gè)人一生中的表觀遺傳學(xué)修飾都會(huì)在其后代中得到一定水平的表現(xiàn)。與此同時(shí)，具體實(shí)施該研究的Nicola Iovino實(shí)驗(yàn)室首次描述了表觀遺傳學(xué)信息的生物學(xué)后果，證明母親的表觀遺傳記憶對(duì)后代的發(fā)展和生存至關(guān)重要。
幾代之間的表觀遺傳學(xué)
基于大量的果蠅實(shí)驗(yàn)，研究人員探討并闡明了表觀遺傳修飾如何從母親傳播到胚胎。研究人員將注意力集中在了特定的人類基因組修飾H3K27me3上，這種表觀遺傳學(xué)修飾能夠改變?nèi)旧|(zhì)，影響DNA在細(xì)胞核中的包裝并進(jìn)而抑制基因的表達(dá)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，即使其他表觀遺傳標(biāo)記被擦除，卵細(xì)胞在受精后仍然存在母本細(xì)胞中的染色質(zhì)DNAH3K27me3修飾。該研究的第一作者Fides Zenk解釋說：“這一結(jié)果表明母親能夠?qū)⑺谋碛^遺傳標(biāo)記傳給后代，但是我們同時(shí)還驚奇地發(fā)現(xiàn)，這些表觀遺傳學(xué)標(biāo)記還在胚胎中扮演了一個(gè)極其重要的角色。”
表觀遺傳標(biāo)記對(duì)于胚胎發(fā)生的重要性
基于上述發(fā)現(xiàn)，研究人員使用多種遺傳工具去除了果蠅細(xì)胞中的H3K27me3標(biāo)記酶，發(fā)現(xiàn)缺乏H3K27me3的果蠅胚胎會(huì)在早期發(fā)育的過程中失去正常發(fā)育到胚胎發(fā)生末期的能力。文章的通訊作者 Nicola Iovino表示：“事實(shí)證明，在果蠅繁殖過程中，表觀遺傳信息不僅從一代繼承到另一代，而且還會(huì)對(duì)胚胎本身的發(fā)育產(chǎn)生重要影響。”
當(dāng)他們仔細(xì)觀察經(jīng)過相應(yīng)編輯的胚胎時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，在沒有H3K27me3表觀修飾的胚胎中，早期胚胎發(fā)生期間通常會(huì)關(guān)閉的幾個(gè)重要的發(fā)育相關(guān)基因。
對(duì)遺傳和人類健康理論的影響
通過這些研究，馬克斯·普朗克的研究人員證實(shí)了表觀遺傳學(xué)信息對(duì)于人類健康前所未見的影響，顯示了表觀遺傳信息的生物學(xué)后果。不僅通過證據(jù)表明蒼蠅的表觀遺傳修飾可以傳代下來，而且通過對(duì)母體表觀遺傳標(biāo)記傳播微調(diào)機(jī)制的揭示闡明了表觀遺傳學(xué)信息對(duì)早期胚胎發(fā)生復(fù)雜過程中基因激活的調(diào)控。
研究人員相信他們的研究結(jié)果還會(huì)具有更為深遠(yuǎn)的影響。 “我們的研究表明，我們不僅僅繼承著我們父母的基因，而且我們似乎還繼承著我們父母對(duì)環(huán)境與生命的感知，這些見解可以為人類對(duì)遺傳與健康的認(rèn)識(shí)提供新的見解與解釋。
此外，由于正常表觀遺傳機(jī)制的破壞可能導(dǎo)致如癌癥，糖尿病和自身免疫病等疾病的發(fā)生，這些新發(fā)現(xiàn)還可能對(duì)人體具體疾病的預(yù)防與治療產(chǎn)生影響。
來源：Germ line–inherited H3K27me3 restricts enhancer function during maternal-to-zygotic transition. Science. DOI: 10.1126/science.aam5339
