新研究發現遺傳信息從父親傳遞給后代的機制

我們的遺傳信息被編碼在DNA中，DNA是一種長而卷曲的分子，緊密地排列在一起，形成23對染色體，其中一半來自父親，一半來自母親。精子和卵子只包含23條染色體——這是生命所需遺傳物質的一半。在受精過程中，他們各自貢獻出自己的一半，產生一個具有全套23對染色體的受精卵。

但并非DNA中的所有指令都需要在同一時間或同一位置。這就是表觀遺傳學發揮作用的地方。表觀遺傳機制用一種叫做甲基的特殊化學標簽來注釋DNA，甲基可以告訴某些基因什么時候活躍，什么時候沉默——所有這些都不會改變DNA本身的序列。

當甲基在精子或卵子形成過程中被添加到某些基因時，就會發生印記。反過來，這對于確定該基因的親本拷貝在后代中表達是很重要的。

今天發表在《科學進展》(Science Advances)雜志上的這一發現，為基因組印記(基因組印記是一種基本的生物學過程，來自父母一方的基因被關閉，而來自父母另一方的基因保持活躍)提供了新的視角。印記錯誤與許多疾病有關，比如罕見的西爾弗-羅素綜合征以及某些癌癥和糖尿病。

“適當的印記對終身健康至關重要，但盡管它很重要，我們仍然缺乏對調節這一重要過程的因素的充分了解，”VAI副教授Piroska Szabó博士說，他是該研究的通訊作者。“我們的研究結果揭示了一種控制印記建立的RNA機制，并闡明了為什么父親和母親之間的印記不同。”

為了更好地理解控制印記的過程，Szabó和同事們專注于DNA中調控Igf2基因的印記控制區。IGF2在胎兒生長中起關鍵作用，僅在遺傳自父親的染色體中活躍。人類IGF2控制區甲基化過少可導致銀羅素綜合征，其特征是生長減緩和代謝性疾病風險增加。

Szabó說:“如果來自父親的IGF2的印記控制區沒有甲基化，就會導致疾病。”

利用遺傳模型和深入的基因測序，研究小組發現，父系遺傳DNA中Igf2控制區的甲基化是由男性生殖系中一種基于RNA的潛在過程控制的。

Szabó說:“我們早些時候發現，在男性生殖細胞中，RNA類似地通過其他父親標記的印跡域，這表明同樣的過程通常適用于父親的印跡。這些結果表明了一個更廣泛適用的過程，這是令人興奮的，需要在隨后的研究中得到證實。”

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