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生物学家在小鼠基因组中发现了71个新的印记基因
发布日期:2021-06-22 21:54:52  稿源:cnBeta.COM

巴斯大学和维也纳大学的生物学家在小鼠基因组中发现了71个新的 "印记"基因,这一发现使他们离揭开表观遗传学的一些奥秘又近了一步--表观遗传学是一个描述基因如何在发育和成年的不同阶段在不同细胞中被开启(和关闭)的科学领域。

一个人体内的30万亿个细胞中,大部分都含有来自母亲和父亲的基因,父母双方各贡献一个版本的基因。基因的独特组合是使一个人独特的部分原因。通常情况下,一对基因中的每个基因在特定的细胞中具有同等的活性或不活性。但印记基因却不是这样的。这些基因--在2万多个基因总数中占不到百分之一--在父母一方的版本中往往比另一方更加活跃(有时活跃得多)。

到目前为止,研究人员知道小鼠基因组中大约有130个有据可查的印记基因--新增加的基因使这个数字超过了200。巴斯大学生物和生物化学系的托尼-佩里教授领导了这项研究,他说。"印记影响着一个重要的基因家族,特别是对健康和疾病有着不同的影响,因此这七十多个新的基因为拼图增添了重要的一块"。

组蛋白的重要性

对新发现的基因的仔细检查使佩里教授和他的同事们有了第二个重要的发现:印记基因的开启和关闭并不总是与DNA甲基化有关,即甲基被添加到基因组DNA上(这一过程已知会抑制基因的活性,将其关闭)。DNA甲基化是第一个已知的印记类型,大约在30年前被发现。从新工作的结果来看,似乎组蛋白对印记的贡献更大,这是一种在染色体中与基因组DNA包裹在一起的结构。

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一个正常的4天大的小鼠胚胎(L)和一个同龄的胚胎,它被操纵成只含有母体染色体(孤雌生殖体)。在这个阶段,胚胎(囊胚)看起来很相似,但孤雌生殖体很快就会死亡,强调了从父母双方继承印记基因的重要性。不同的细胞类型被染成绿色或红色。

尽管科学家们已经知道组蛋白作为基因的 "调光 "开关,使它们关闭(或重新开启),但直到现在人们还认为DNA甲基化为印记基因的活动提供了主要开关。新研究的结果对这一假设产生了怀疑:许多新发现的基因被发现与组蛋白3赖氨酸27(H3K27me3)的变化有关,而只有少数与DNA甲基化有关。

为什么印记很重要

科学家们还没有弄清楚一个给定基因的父母版本如何能够被打开(或淡化)并保持这种状态,而另一个基因则处于相反的状态。众所周知,大部分的开/关切换发生在配子(精子和卵子)的形成过程中,但精确的机制仍不清楚。这项新的研究指出了一种令人感兴趣的可能性,即一些印记基因可能在配子中没有被标记,但在发育后期,甚至在成年期变得活跃。

尽管它只涉及一小部分基因,但印记在以后的物种生活中是很重要的。如果它出了问题,来自父母一方的印记基因拷贝在应该关闭的时候被打开了(或者反过来),就会发生疾病或死亡。错误的印记基因与许多疾病有关,包括神经系统和代谢紊乱以及癌症。

"佩里教授说:"我们可能低估了印记和疾病之间的关系有多重要,以及印记与父母获得的疾病(如肥胖症)的遗传关系。"希望这种对印记的改进将增加我们对疾病的了解"。

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