Cell：挑戰(zhàn)常規(guī)！揭示表觀遺傳記憶跨代傳遞新機(jī)制
根據(jù)表觀遺傳學(xué)---研究可遺傳的基因變化，其中這種基因變化并不是由我們的DNA直接編碼的---的說(shuō)法，我們的生活經(jīng)歷可能傳遞給我們的孩子和我們的孩子的孩子。對(duì)創(chuàng)傷事件存活者的研究已提示著遭受應(yīng)激（exposure to stress）可能確實(shí)持續(xù)地影響子孫后代。但是這些表觀遺傳“記憶”是如何傳遞的呢？
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自以色列特拉維夫大學(xué)的Oded Rechavi博士和他的團(tuán)隊(duì)精確地闡明讓環(huán)境影響遺傳“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”的機(jī)制。他們揭示出決定哪些表觀遺傳反應(yīng)（epigenetic response）會(huì)被遺傳以及持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間的規(guī)則。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年3月24日那期Cell期刊上，論文標(biāo)題為“A Tunable Mechanism Determines the Duration of the Transgenerational Small RNA Inheritance in C. elegans”。
Rechavi博士說(shuō)，“在此之前，人們一直認(rèn)為一種被動(dòng)稀釋或衰減過(guò)程調(diào)控著表觀遺傳反應(yīng)的遺傳。但是我們證實(shí)存在一種主動(dòng)過(guò)程調(diào)節(jié)著表觀遺傳反應(yīng)的跨代遺傳?！?/SPAN>
應(yīng)激代際傳遞
研究人員一直著重關(guān)注應(yīng)激、創(chuàng)傷和其他環(huán)境暴露的影響如何在幾年內(nèi)傳遞給下一代。小RNA分子---調(diào)節(jié)基因表達(dá)的短RNA序列---是參與調(diào)控這種遺傳的關(guān)鍵因子之一。Rechavi博士和他的團(tuán)隊(duì)之前鑒定出一種“小RNA遺傳”機(jī)制，通過(guò)這種機(jī)制，RNA分子根據(jù)特定細(xì)胞的需要作出反應(yīng)，而且還鑒定出它們?cè)诳绱鷤鬟f時(shí)如何受到調(diào)控。
Rechavi博士說(shuō)，“我們之前已證實(shí)線蟲(chóng)在遭受饑餓和病毒感染后能夠?qū)⑿?/SPAN>RNA遺傳給它們的后代。這些小RNA讓它們的后代為類似的苦難作好準(zhǔn)備。我們也鑒定出一種擴(kuò)增可代際遺傳的小RNA的機(jī)制，因此，這種表觀遺傳反應(yīng)不會(huì)被稀釋。我們發(fā)現(xiàn)酶RdRP是再生新的小RNA是所需的，而這種小RNA再生讓這種表觀遺傳反應(yīng)繼續(xù)傳遞給下一代。”
科學(xué)家們之前已發(fā)現(xiàn)秀麗隱桿線蟲(chóng)的大多數(shù)可遺傳的表觀遺傳反應(yīng)僅僅只能傳遞幾代。據(jù)此，科學(xué)家們猜測(cè)表觀遺傳影響只會(huì)隨著時(shí)間的推移通過(guò)一種稀釋或衰竭的過(guò)程逐漸消失掉。
Rechavi博士說(shuō)，“但是，這一猜測(cè)忽略了這種過(guò)程不會(huì)簡(jiǎn)單地消亡相反還會(huì)受到調(diào)控的可能性?！彼谶@項(xiàng)研究中，利用靶向作用于綠色熒光蛋白編碼基因（GFP）的小RNA處理 秀麗隱桿線蟲(chóng)，其中GFP是一種經(jīng)常用于實(shí)驗(yàn)中的報(bào)告基因。“通過(guò)追蹤可遺傳的調(diào)節(jié)GFP的小RNA---這些小RNA抑制GFP表達(dá)，我們揭示出一種主動(dòng)的可調(diào)整的能夠‘開(kāi)啟’或‘關(guān)閉’的遺傳機(jī)制?！?/SPAN>
研究人員發(fā)現(xiàn)他們命名為“MOTEK（Modified Transgenerational Epigenetic Kinetics, 修飾的跨代表觀遺傳動(dòng)態(tài)變化）”的特異性基因參與開(kāi)啟和關(guān)閉表觀遺傳跨代傳遞。
Rechavi博士說(shuō)，“我們發(fā)現(xiàn)如何通過(guò)‘開(kāi)啟’和‘關(guān)閉’線蟲(chóng)用來(lái)調(diào)節(jié)基因的小RNA來(lái)操縱線蟲(chóng)中表觀遺傳反應(yīng)的跨代遺傳持續(xù)時(shí)間。這些開(kāi)關(guān)是由可遺傳的調(diào)節(jié)基因的小RNA與產(chǎn)生和傳遞可跨代遺傳的這些小RNA所必需的MOTEK基因之間的反饋?zhàn)饔盟刂频??！?/SPAN>
“這種反饋決定著表觀遺傳記憶是否繼續(xù)傳遞給后代，以及每種表觀遺傳反應(yīng)將持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間?！?/SPAN>
一種全面的遺傳理論？
盡管這項(xiàng)研究是針對(duì)線蟲(chóng)開(kāi)展的，但是研究人員認(rèn)為理解控制表觀遺傳信息對(duì)于包括人類在內(nèi)的所有有機(jī)體構(gòu)建一種全面遺傳理論是至關(guān)重要的。
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論文第一作者、Rechavi博士實(shí)驗(yàn)室博士生Leah Houri-Zeevi說(shuō)，“我們?nèi)缃裾谟?jì)劃研究MOTEK基因以便精確地知道這些基因如何影響表觀遺傳效應(yīng)的持續(xù)時(shí)間。再者，我們正計(jì)劃研究類似的機(jī)制是否也存在人類中。”