中國生物技術(shù)信息網(wǎng)官方賬號3小時(shí)前
越來(lái)越多的研究表明，父親的生活經(jīng)歷，包括飲食、健康和壓力水平等因素與其后代的健康密切相關(guān)。然而到目前為止，在受精時(shí)如何傳遞這些信息，以及精子中涉及該過(guò)程的確切分子機制科學(xué)家們仍知之甚少。
近日，發(fā)表在《Developmental Cell》上的一項研究中，來(lái)自加拿大麥吉爾大學(xué)領(lǐng)導的研究團隊在這一領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，他們通過(guò)對哺乳動(dòng)物的研究發(fā)現，父親的飲食、體重、壓力等環(huán)境因素影響的“記憶”雖然沒(méi)有編碼進(jìn)精子攜帶的DNA序列中，但它與表觀(guān)遺傳學(xué)密切相關(guān)。該研究確定了精子中的非DNA分子是如何傳遞環(huán)境信息的。這一發(fā)現推進(jìn)了對父系生活經(jīng)歷遺傳性的科學(xué)認識，并有助于為研究疾病傳播和預防開(kāi)辟新的途徑。
該研究建立在該團隊15年的研究基礎上。研究通訊作者、麥吉爾大學(xué)的表觀(guān)遺傳學(xué)家Sarah Kimmins說(shuō)：“這項研究的重大突破在于確定了一種基于非DNA的傳遞方式，即精子通過(guò)這種方式記住關(guān)于父親生活經(jīng)歷的信息，并將其傳遞給胚胎。”
在這項研究中，研究人員假設改變甲基供體可用性的飲食會(huì )改變精子和胚胎表觀(guān)基因組，從而影響胚胎基因的表達和發(fā)育。
為了驗證這一假設，研究人員給雄性小鼠喂食缺乏葉酸的飲食并發(fā)現，缺乏葉酸會(huì )改變精子中發(fā)育基因和增強子組蛋白H3賴(lài)氨酸4三甲基化（H3K4me3），H3K4me3改變的一個(gè)亞集會(huì )保留在著(zhù)床前的胚胎中，并參與調控胚胎的基因表達。
隨后，研究人員在父系精子中已有H3K4me2/3改變的小鼠模型中發(fā)現缺乏葉酸的飲食會(huì )加劇精子H3K4me3和胚胎基因表達的改變，而且這些影響是可以累積的，從而導致發(fā)育缺陷嚴重程度的增加。這表明，父系H3K4me3被傳遞到胚胎中，影響了基因的表達和發(fā)育，也進(jìn)一步表明，表觀(guān)遺傳錯誤可以在精子中累積，從而惡化后代的發(fā)育結果。
這也是為什么葉酸對懷孕期間的女性非常重要：母體的葉酸有助于穩定后代的DNA甲基化。
有趣的是，在小鼠身上觀(guān)察到的出生缺陷（包括出生時(shí)發(fā)育不全和脊柱畸形）在缺乏葉酸的人群中也得到了充分證明。
研究人員希望，擴展我們對遺傳機制的理解將有助于開(kāi)發(fā)治療和預防此類(lèi)疾病的新方法，但目前還有很多研究要做。
Kimmins說(shuō)：“下一步將確定這些精子蛋白（組蛋白）中引起的有害變化是否可以修復。我們令人興奮的工作表明，這確實(shí)是可以做到的。通過(guò)擴大我們對遺傳知識的理解，不僅僅是DNA，將為研究疾病傳播和預防開(kāi)辟新的途徑，使兒童和成人更加健康?！?/p>
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.01.014
聯(lián)系客服
