最近,舊金山州立大學的研究人員發現,解釋一個新胚胎遺傳密碼的信息,根據它來自于父親還是母親而有所不同。
研究人員在2014年10月9日《PLOS Genetics》發表的一篇文章中,詳細闡述了精子和卵子傳遞成功繁殖所需要的信息的多層過程。盡管一層是被轉移的DNA密碼,這項新研究發現了不是由DNA編碼的信息,所謂的“表觀遺傳學”信息,有助于細胞解釋遺傳密碼。
科學家們已經知道這些“表觀遺傳學標記”,它們影響著新胚胎的發育計劃,是由生物學修改蛋白質而產生的,稱為組蛋白,可形成細胞內緊密卷繞的DNA。但是新的研究表明,來自精子細胞的標記,與來自卵母細胞(或卵細胞)的信息是與眾不同的。
舊金山州立大學副教授Diana Chu說:“我們能夠證明,來自父親的大量標記,與通過母親傳遞的有所不同。這項研究為研究人員進行調查開辟了新的途徑。這些不同標記的作用是什么?它們為什么有所不同?”
Chu和舊金山州立大學及斯克里普斯研究所的同事,研究了秀麗隱桿線蟲(C. elegans)的精子和胚胎,以確定哪種組蛋白標記——包括組蛋白變體和修飾——是精子特有的,并在新精子細胞和新胚胎形成過程中追蹤它們。他們發現,精子中組蛋白修飾的數量,比胚胎中組蛋白修飾的數量少2.4倍,表明當新的精子細胞形成時,表觀遺傳學標記被廣泛清除。但是這種清除是不完整的:研究人員確定了一個組蛋白變體和六個組蛋白修飾——可能還有更多,它們保留在精子內,最終被傳遞到新的胚胎中,可能幫助其正常發育。
Chu說:“如果DNA是書,那么這些變體和修飾就是書簽。它們可以幫助細胞閱讀這本書。”
這一發現為科學家增加了另一個維度,來探究遺傳信息從親本傳遞到子代的復雜過程。Chu補充說,這一發現有重要的健康意義,因為在一個人生命幾年甚至幾十年才表現出來的發育和行為障礙,可能是起源于胚胎發育的早期階段。
她說:“這些不同層次的遺傳學和表觀遺傳學信息相結合才起作用。如果你不了解它們全部,你就不能理解細胞正確分裂的復雜性,以及它們如何創造一個可在許多不同水平長期發揮功能的生命。”
下一步的研究,將確定精子特有的其他表觀遺傳學標記,也更仔細地研究一個特定組蛋白變體(被稱為HTAS-1)的作用和功能。
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