多年来，人们一直认为只有DNA序列中编码的特征才能遗传给后代。现在，越来越多的研究领域表明，我们的基因调控机制也可以遗传。
表观遗传变化是可以改变基因表达的化学过程，决定基因在特定细胞中是“打开”还是“关闭”。这些过程对于控制细胞的独特功能至关重要，因为并非所有细胞都需要所有基因。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突变不同，表观遗传变化是可逆的，通常发生在对刺激的反应中。例如，环境诱因，如化学或紫外线照射，内部过程，如衰老或癌症发展，甚至有压力的经历，比如创伤。
表观遗传-也被称为跨代表观遗传-探讨了表观遗传标记如何被后代遗传。在许多不同的生物体中都观察到最近的实验这表明它可以发生在人类身上。虽然其确切的机制仍在探索中，但越来越清楚的是，表观遗传可能对性状(如发育过程、疾病和行为)从一代传给下一代的方式产生重大影响。
最近的一项研究发表在美国国家科学院院刊（PNAS）发现表观遗传记忆可以传递多个一代又一代。这项研究由苏珊·斯特罗姆博士他是加州大学圣克鲁兹分校分子、细胞和发育生物学教授。在秀丽隐杆线虫（秀丽隐杆线虫）模型是一种常用的实验室模型，Strome和同事们研究了一种组蛋白修饰，它改变了DNA被包装成染色体的方式，被称为H3K27me3。这种修饰得到了充分的研究，已知它可以抑制基因，使它们“关闭”，通过组蛋白中一种名为H3的氨基酸的甲基化来实现。
研究人员从精子细胞中去除组蛋白标记，然后用于使卵子受精是明显。后代表现出不规则的基因转录——在H3K27me3缺失的情况下，父本染色体上携带的基因上调。不同组织类型的基因表达也被发现是异常的，基因在通常被抑制的组织中表达。
斯特罗姆说:“在后代的种系中，一些基因被异常打开，并保持在缺乏抑制标记的状态，而基因组的其余部分重新获得了标记。说。有趣的是，这种模式也遗传给了后代，这表明表观遗传标记可以相互传递多个一代又一代。
在这个询问研究人员在美国，我们采访了斯特罗姆博士，以了解更多关于表观遗传领域的信息，为什么她的研究为该领域提供了重大的进步，以及她的实验室下一步会做什么。
莫莉·坎贝尔(主持人):你能谈谈为什么研究跨代表观遗传所涉及的机制具有挑战性吗?
苏珊·斯特罗姆(SS):有三种可能的机制最受关注:组蛋白修饰、小rna和DNA甲基化。我们的论文为一种特殊的组蛋白修饰H3K27me3的参与提供了证据。一个巨大的挑战是，任何影响跨代基因表达和发育的机制都必须在胚胎发生和种系发育期间发生的表观基因组重编程中存活下来。
MC:你的研究使用了这个模型秀丽隐杆线虫。你能谈谈为什么在你的实验室中使用这个模型吗?
SS:复杂的遗传学秀丽隐杆线虫使我们能够培育出遗传了缺乏H3K27me3的精子染色体的蠕虫，以及具有正常H3K27me3模式的卵子染色体，这是我们研究的启动平台。
MC:你为什么把你的研究集中在一个特定的表观遗传标记H3K27me3上?
SS:它在生物体中是保守的，是少数导致(而不仅仅是与)改变基因表达的组蛋白修饰之一。
MC:你认为这项研究的关键发现是什么?
SS:我认为精子标记的跨代(三代)影响是我们研究中最令人兴奋和最重要的发现。
MC:你把这份出版物描述为你们实验室在这一领域工作的“顶峰”。你能谈谈之前的一些研究，这些研究使得这篇论文成为可能吗?
SS:多年来，我们一直在研究H3K27me3在种系中的作用。一个2014具有里程碑意义的论文我实验室劳拉·加多斯博士的研究表明，H3K27me3标记从精子和卵子传递到胚胎，然后通过胚胎细胞分裂忠实地维持在精子来源和卵子来源的染色体上。然后在2019年，金城清美医生开发系统用于我们的PNAS论文研究精子标记对后代发育的影响。
MC:如果基因表达模式可以遗传几代人，这对其他生物，比如人类，会有什么影响?
SS:几个实验室正在研究父母的饮食、压力和创伤是否以及如何影响父母的后代，以小鼠和其他系统作为人类模型。有越来越多的证据表明这种影响，尽管机制仍有待阐明。我在加州大学圣克鲁兹分校的同事Upasna Sharma博士在老鼠身上发现的证据表明，父亲的饮食通过在精子中传递给后代的小rna影响后代的基因表达和发育。这说明，组蛋白标记并不是传递记忆的唯一可能机制。
MC:你们在这个研究领域的下一步是什么?
SS:我很想测试精子标记和基因上调是否能传递到孙子辈之外。由于技术原因，我们可能不会解决这个问题。
苏珊·斯特罗姆博士接受了技术网络高级科学作家莫莉·坎贝尔的采访。188金宝搏备用
