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有证据表明，在一代人身上发生的事情——饮食、接触毒素、创伤、恐惧——可能对后代产生持久的影响。科学家认为，这些影响是由环境引起的表观遗传变化造成的，这些变化在不改变基因组或 DNA 序列的情况下启动或关闭基因。 但是，这些变化是如何通过几代人传递下来的还不清楚，部分原因是科学家们还没有一个简单的方法来研究这种现象。马里兰大学学院市分校研究人员的一项新研究提供了一个潜在的工具来解开经历如何引起动物生物学的遗传变化的谜团。通过交配线虫，它们产生了持续300多代的永久性表观遗传变异。这项研究发表在2021年7月9日的《自然通讯》杂志上。 该研究的资深作者，UMD 细胞生物学和分子遗传学的副教授 Antony Jose 说: “人们对可遗传的表观遗传学很感兴趣。“但要得到明确的答案是困难的。例如，如果我今天在节食，这会对我的子孙后代产生什么影响？没有人知道，因为涉及到许多不同的变量。但是我们发现了一个非常简单的方法，通过交配，关闭一个单一基因，持续多代。这给了我们一个巨大的机会去研究这些稳定的表观遗传变异是如何发生的。” 在这项新的研究中，Jose 和他的团队发现，在线虫的繁殖过程中，一些交配导致了后代的表观遗传变异，这些变异继续通过科学家的繁殖传递下去。这一发现将使科学家能够探索表观遗传变异是如何传递给后代的，以及是什么特征使基因容易受到永久性表观遗传变异的影响。 Jose 和他的团队在2013年开始这项工作，当时他们正在研究线虫，一种经常被用作理解动物生物学模型的秀丽隐桿线虫。科学家们注意到，这些蠕虫被培育成携带一种他们称之为 t 的基因，这种基因能产生荧光蛋白，有时会发光，有时则不会。这很令人费解，因为怒视和非怒视的黑猩猩拥有几乎相同的 DNA。 “当我们偶然发现一种罕见的基因，这种基因仅仅通过交配就经历了数百代的永久性变化时，一切就开始了。我们可能很容易忽略它,”Sindhuja Devanapally 博士(18岁，生物科学)说，他是这项研究的共同主要作者，现在是哥伦比亚大学的博士后研究员。 为了更好地理解这一现象，研究人员进行了只有父亲或母亲携带荧光基因的育种实验。研究小组预计，无论哪一个父母携带这种基因，后代都会发光。相反，他们发现，当母亲携带荧光基因时，后代总是发光，这意味着该基因总是处于开启状态。但是当父亲携带这种基因时，后代通常会发出微弱的光或者根本不发光。 “我们发现这些基于 rna 的信号控制着基因表达,”Jose 说。“有些信号使基因沉默，有些是防止沉默的保护性信号。随着后代的发育，这些信号相互作用。当基因来自母亲时，保护信号总是占上风，但当基因来自父亲时，沉默信号几乎总是占上风。” 当沉默信号获胜时，这个基因就永久性地沉默了，或者至少沉默了300代，这就是何塞和他的同事们跟踪他们实验室培育的蠕虫的时间。以前的表观遗传变化的例子更加复杂，或者他们不会持续超过几代。研究人员还不知道为什么沉默信号只能赢得一些时间，但这一新的发现使他们比以往更好地探索表观遗传的细节。 “虽然我们发现一组基因几乎可以永久性沉默，但大多数其他基因并没有受到同样的影响,”该研究的另一位主要作者 Pravrutha Raman 博士(19岁，生物科学)说，他现在是福瑞德哈金森肿瘤研究中心的博士后研究员。“沉默之后，它们会反弹回来，并在后代中得到表达。” 随着他们的新发现，研究人员现在认为，一些基因可能更容易受到永久性表观遗传变化的影响，而其他基因在几代之内恢复。虽然对蠕虫的研究和对人类的研究不一样，但是这项研究提供了一个窗口，可以看到所有动物至少部分共享的生物过程。 “我们现在从这项研究中获得的两大优势是，这种持久的表观遗传变化很容易通过交配诱导，而且它发生在单个基因的水平上,”Jose 说。“现在，我们可以操纵这个基因，控制它的一切，这将使我们能够确定是什么特征使一个基因易受或抵抗可遗传的表观遗传变化。” 何塞和他的同事们希望未来的研究有一天能帮助科学家识别易受长期表观遗传变化影响的人类基因。 2021年7月9日，Sindhuja Devanapally，Pravrutha Raman，Mary Chey，Samual Allgood，Farida Ettefa，Maïgane Diop，Yixin Lin，Yongyi e Cho 和 Antony m Jose 在《自然通讯》杂志上发表了这篇研究论文，“交配可以启动稳定的 RNA 沉默，从而克服表观遗传恢复”。 More information: "Mating can initiate stable RNA silencing that overcomes epigenetic recovery," Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24053-4  文章来源网络整理；如有侵权请及时联系PaperRSS小编删除，转载请注明来源。 温馨提示： 为方便PaperRSS粉丝们科研、就业等话题交流。我们根据10多个专业方向（植物、医学、药学、人工智能、化学、物理、财经管理、体育等），特建立了30个国内外博士交流群。群成员来源欧美、日韩、新加坡、清华北大、中科院等全球名校。 |
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