应用科学
多年来,这是理解,只有特质或特征编码在我们的DNA序列可以传给我们的后代。现在,越来越多的研究表明,基因调控的机制也可以代代相传。
表观遗传变化是化学过程,可以改变基因表达,确定一个基因被“打开”或“关闭”在一个特定的细胞。这些过程是管理的关键细胞的独特功能,并不是所有的基因都是要求所有细胞。表观遗传标记的例子包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA分子。
与DNA突变,表观遗传的变化就会对刺激做出反应是可逆的,常常发生。的例子可能包括环境诱因如化学或紫外线照射、内部流程如老化或发展,甚至癌症压力体验创伤。
表观遗传继承——也称为继代表观遗传继承——探索表观遗传标记如何可能遗传给下一代。已经观察到各种不同的生物最近的实验这表明它可以发生在人类。而其确切机制仍在探索,越来越清楚的是,表观遗传可能产生重大影响的方式特征,如发育过程,疾病和行为——从一代一代传下去。
最近的一项研究发表在美国国家科学院院刊》上(PNAS)发现表观遗传记忆可以传播多个一代又一代。这项研究是由苏珊博士闲逛教授的分子、细胞和发育生物学在加州大学圣克鲁斯。在秀丽隐杆线虫(秀丽隐杆线虫)模型,常用的实验室模型,闲逛和他的同事们研究了组蛋白修饰,改变DNA的方式打包成染色体,称为H3K27me3。这个修改是研究和被抑制的基因,让它们“关闭”,通过甲基化氨基酸的组蛋白H3调用。
研究人员将这组蛋白标记从精子细胞,然后用于受精鸡蛋是明显。后代表现出不规则的基因转录-基因进行了父亲的染色体在缺乏H3K27me3调节。基因表达在不同的组织类型也发现异常,基因表达的组织,他们通常会压抑。
“在后代的生殖系,一些基因被开启和异常的呆在国家缺乏专制,而其余的基因组重新标记,“闲逛说。有趣的是,这种模式也传递给grandoffspring——这表明表观遗传标记可以传播多个一代又一代。
在这个要求研究人员博士,我们采访了闲逛来了解更多关于表观遗传领域的继承,为什么她的研究提供了一个重要的领域迈进,为她接下来的实验室。
莫莉·坎贝尔(MC):你能谈谈为什么学习继代表观遗传的机制是挑战吗?
苏珊闲逛(SS):有三个可能的机制,最引人关注的是:组蛋白修饰,小rna和DNA甲基化。我们的论文提供证据的参与一个特定的组蛋白修饰,H3K27me3。一个巨大的挑战是,任何影响基因表达机制和发展跨代必须生存表观基因组重组发生在胚胎发育和生殖系的发展。
主持人:你的研究模型的使用秀丽隐杆线虫。你能讨论为什么你在实验室中使用这个模型对于这个应用程序吗?
SS:的遗传学中可用秀丽隐杆线虫让我们产生蠕虫,继承了精子染色体缺乏H3K27me3,和卵子染色体正常的H3K27me3模式,这对我们的研究是发射台。
主持人:你为什么把你的研究集中在一个特定的表观遗传标记,H3K27me3吗?
SS:是守恒的生物体和为数不多的组蛋白修饰导致(而不是与)基因表达改变。
主持人:你会怎么描述为本研究的关键发现?
SS:我认为精子的继代(跨越三代)影响标记是最令人兴奋的和重要的发现在我们的研究中。
主持人:你描述这个出版的“高潮”你的实验室在这方面的工作。你能谈谈一些前面的研究,本文是可能吗?
SS:我们一直在研究的角色在生殖系H3K27me3多年。一个2014具有里程碑意义的论文从劳拉Gaydos博士在我的实验室里显示H3K27me3标记传播到胚胎从精子和卵子,然后忠实地维护sperm-derived通过胚胎细胞分裂和蛋类来源的染色体。然后,在2019年,居民Kiyomi金城武的博士开发的系统用于我们的PNAS论文研究精子标记对后代的影响发展。
主持人:如果可以传递多个代基因表达模式,这可能意味着在其他生物,如人类?
SS:几个实验室正在研究如果和父母如何饮食,压力和创伤影响父母的后代,在老鼠和人类其他系统模型。越来越多的证据表明这种影响,尽管(s)的机制还有待阐明。我在加州大学圣克鲁斯分校的同事Upasna Sharma博士发现了证据在老鼠身上,父亲的饮食影响后代基因表达和发展通过小分子rna传递给后代的精子。这说明组蛋白标记并不是唯一可能的发送跨代记忆的机制。
主持人:在这项研究空间你的下一个步骤是什么?
SS:我想测试如果精子标记和基因upregulation grandoffspring之外可以发送。由于技术原因,我们可能不会解决。
苏珊博士闲逛是莫莉坎贝尔,高级科学技术网络作家。188金宝搏备用
