研究记录通过精子传播表观遗传的父系
对人群和动物模型的研究表明,父亲的饮食或环境压力等经历会影响其后代的健康和发育。然而,这些影响如何在几代人之间传播仍然是神秘的。苏珊斯特罗姆在加州大学圣克鲁兹分校的实验室在揭示这一现象背后的机制方面取得了稳步进展,使用一种名为秀丽隐杆线虫的小蛔虫来显示影响基因表达的染色体上的标记,称为“表观遗传”标记,可以从父母传递到后代。她的团队最近发表的论文于10月17日在Nature Communications上发表,专注于秀丽隐杆线虫 精子传播的表观遗传标记。
除了记录的传输后生内存精子,新的研究表明,表观遗传信息的精子输送到胚胎是必要的和足够的指导胚的正常发育细胞的子代(生殖细胞产生精子和卵子)。“我们决定研究秀丽隐杆线虫,因为它是使用强大的遗传方法询问表观遗传问题的一个很好的模型,”分子,细胞和发育生物学的杰出教授斯托姆说。
表观遗传变化不会改变基因的DNA序列,而是涉及对DNA本身或DNA包装在染色体中的组蛋白的化学修饰。这些修饰影响基因表达,在不同细胞和不同发育阶段打开或关闭基因。表观遗传修饰可以引起从一代传递到下一代的基因表达变化的观点,被称为“跨代表观遗传”,现在是激烈的科学研究的焦点。
多年来,人们认为精子不会保留任何组蛋白包装,因此无法将基于组蛋白的表观遗传信息传递给后代。然而,最近的研究表明,大约10%的组蛋白包装保留在人类和小鼠精子中。
“此外,染色体保留DNA的组蛋白包装位于发育重要区域,因此这些发现提高了人们对精子可能将重要的表观遗传信息传递给胚胎的可能性的认识,”Strome说。当她的实验室观察秀丽隐杆线虫的精子时,他们发现精子基因组完全保留了组蛋白包装。其他研究人员发现另一种常被研究的生物斑马鱼也是如此。“像斑马鱼一样,蠕虫代表着精子保留组蛋白的极端形式,这使得它们成为一个很好的系统,可以看出这种包装是否真的很重要,”Strome说。
她的实验室专注于特定的表观遗传标记(称为H3K27me3),该标记已成为广泛生物体中抑制基因表达的标志。研究人员发现,从精子染色体上除去这个标记会导致大多数后代无菌。确定该标记很重要后,他们想看看它是否足以指导正常的种系发育。
研究人员通过分析一种突变体蠕虫来解决这个问题,其中精子和卵子的染色体在受精后的第一个细胞分裂中被分离,因此胚胎的一个细胞仅遗传精子染色体而另一个细胞只遗传卵子染色体(通常,每个胚胎细胞从卵子和精子中遗传染色体。这种不寻常的染色体分离模式使研究人员能够产生蠕虫,其种系只遗传了精子染色体,因此只有精子表观遗传标记。这些蠕虫病毒变得肥沃,具有正常的基因表达模式。
“这些研究结果表明,精子中的DNA包装很重要,因为没有遗传正常精子表观遗传标记的后代是无菌的,并且它足以进行正常的种系发育,”Strome说。
虽然研究表明精子传播的表观遗传信息对于正常发育非常重要,但它没有直接解决父亲的生活经历如何影响其后代的健康。Strome的实验室正在通过实验研究这个问题,其中蠕虫在再生之前用酒精治疗或饥饿。
“目标是分析染色质包装在父母中的变化,”她说。“无论被传递给后代要经过的生殖细胞。我们想知道哪些细胞经历的环境因素,他们是如何将该信息传送到生殖细胞,在什么样的变化生殖细胞,以及如何影响后代“。
通过证明精子携带的表观遗传信息的重要性,目前的研究表明,如果父亲所经历的环境改变精子染色体的表观遗传学,它可能会影响后代。
推荐内容
-
蜘蛛球网中的猎物检测数学
蜘蛛网是大自然最迷人的表现之一。许多蜘蛛会挤出蛋白质丝,以编织粘性的网状物,从而笼罩那些敢于冒险进入其线程的毫无戒心的猎物。尽...
-
致命的两栖类真菌起源于东亚
Batrachochytrium dendrobatidis(Bd),被称为壶菌(chytrid fungus),长期以来一直被认为会导致许多种类的青蛙,蟾蜍,蝾螈和其他两栖动物
-
系统地搜索DNA以获得监管要素表明了先前思想的局限性
人体内的所有组织都是由蛋白质组成的,对于每种蛋白质,人类基因组中都有一段编码它的DNA,或描述产生它的氨基酸序列。但是这些编码区仅构
-
大健康+信息科技高峰论坛 康加董事长牟贵先三个维度剑论主题
引题:解锁产业发展动因 促进产业融合发展由北京市海淀区大健康产业联合会主办的大健康+信息科技高峰论坛于2018年12月22日在海淀文化核心
-
随着技术基础的巩固 强生的注意力转移到了下一步
在技术方面,何时采用最先进的产品和何时进行等待之间存在微妙的平衡,对能力谨慎保持乐观,但不愿浪费资源。首席信息官是企业了解...
-
研究可能有助于改善GENUS成为阿尔茨海默氏病的治疗方法
令人惊讶的是,大脑中40Hz伽玛节律的增强会影响小鼠模型中的阿尔茨海默氏病的病理和症状的范围之广令人惊讶,即使是率先提出这一想法的MIT
-
使用有毒蛋白质制作昆虫奶昔
线虫是微小的蠕虫,落入动物王国经常被忽视的角落。虽然它们中的许多是寄生的,意味着它们生活在其他生物体内,但它们也有助于控制人类...
-
地球上所有细胞生命的共同祖先诞生于地球的历史
布里斯托尔和巴斯大学的最新研究表明,生命起源于我们的星球比以前想象的要早得多。长期以来,科学家一直试图了解古代生命以及整个生命...
-
细菌多样性的保质期比以前预期的要长
蒙大拿大学的科学家在自然生态学与进化杂志上发表了一项研究,表明细菌多样性可能比以前认为的要长数百万年。密歇根大学生物科学系的研...
-
家庭倾向使夏威夷人的胆囊受到威胁
夏威夷群岛拥有一系列独特的濒危鸟类。由于湿地管理密集,近几十年来,许多水鸟如夏威夷白骨顶和夏威夷白蛉都在恢复,但过去的下降使它...