現(xiàn)在馬普研究所（MaxPlanckInstitute）的免疫生物學(xué)和表觀遺傳學(xué)研究人員提供了有力的證據(jù)表明，除了遺傳的DNA之外，表觀遺傳學(xué)指令也會影響后代的基因表達。此外，NicolaIovino的實驗室也首次描述了關(guān)于這種遺傳信息所造成的生物學(xué)影響的新觀點。該研究證明，母親的表觀遺傳記憶對于后代的發(fā)育和生存是至關(guān)重要的。相關(guān)論文已于14日發(fā)表在了《Science》上。

　　人類擁有超過250種不同的細胞類型。它們都包含相同的DNA堿基，以完全相同的順序排列。然而，肝臟和神經(jīng)細胞則看起來不那么相同，而且有不同的功能。而造成這種不同的就是被稱為表觀遺傳的過程。表觀遺傳學(xué)修飾對DNA的特定位置進行標記，以吸引或者排斥激活某些基因的蛋白質(zhì)。因此，這些表觀遺傳學(xué)修飾會一步一步地為每種細胞生成活躍的和不活躍的DNA序列。此外，與DNA中“字母”順序固定相反的是，表觀遺傳標記會在一生中與環(huán)境或生活方式相互作用的過程中發(fā)生變化。比如，吸煙會改變肺部細胞中表觀遺傳標記，最終導(dǎo)致癌癥。其他的外部影響，比如壓力、疾病或飲食也會存儲在細胞的表觀遺傳記憶中。

　　長期以來人們一直認為，這些表觀遺傳修飾不會跨越代際?？茖W(xué)家們認為，一生中所積累的表觀遺傳記憶不會出現(xiàn)在精子或卵細胞中。但是最近的一些研究質(zhì)疑了這一觀點，這些研究發(fā)現(xiàn)表觀遺傳標記事實上是會被傳遞給下一代的，但是具體的機制，以及這些基因變化會對后代造成什么樣的影響，仍然不明確。這項新研究的通訊作者NicolaIovino說：“自從上世紀90年代初表觀遺傳學(xué)的研究開始興起，我們就觀察到了表觀遺傳信息在代際之間的遺傳影響。比如，流行病學(xué)研究揭示出，食物供應(yīng)情況與孫輩糖尿病和心血管疾病風(fēng)險增加之間存在顯著相關(guān)性。從那時起，多項研究都報道過不同生物體的表觀遺傳，但是準確的分子機制仍然不為人所知。”

　　代際之間的表觀遺傳學(xué)

　　Iovino和他的團隊使用果蠅研究表觀遺傳修飾是如何從母體傳遞到胚胎的。該團隊主要研究在人體中也存在的H3K27me3，。研究發(fā)現(xiàn)，H3K27me3會改變?nèi)旧w，主要與抑制基因表達相關(guān)。

　　馬普研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在母親卵細胞中標記染色質(zhì)DNA的H3K27me3修飾也存在于受精后的胚胎中，即使在其他表觀遺傳標記消失的情況下也是如此。該研究的第一作者FidesZenk說：“這表明，母體會將表觀遺傳標記傳遞給后代。但是我們感興趣的是，這些標記是否在胚胎中也起到重要作用。”

　　帶有H3K27me3的果蠅卵細胞被染成綠色。這個卵細胞會和精子結(jié)合形成果蠅的下一代。圖的右上角描述了卵細胞和精子受精之前的融合過程。被染成綠色的H3K27me3只出現(xiàn)在母體的前核體中，這張圖表明表觀遺傳標記被遺傳給了下一代。

　　繼承的表觀遺傳標記對于胚胎發(fā)育非常重要

　　研究人員對果蠅使用了多種基因工具，移除放置H3K27me3標記的酶，他們發(fā)現(xiàn)，在胚胎早期缺少H3K27me3的胚胎無法最終發(fā)育成型。NicolaIovino說：“這表明，在繁殖過程中，表觀遺傳信息不僅僅是傳遞給后代，它們對于胚胎本身的發(fā)育也是非常重要的。”

　　當(dāng)研究團隊進一步觀察這些胚胎，他們發(fā)現(xiàn)，某些在胚胎發(fā)育早期通常被關(guān)閉的發(fā)育相關(guān)基因會在沒有H3K27me3的胚胎中打開。FidesZenk解釋說：“我們認為，在發(fā)育早期過早地激活這些基因會擾亂胚胎發(fā)育，并最終導(dǎo)致胚胎死亡。似乎可遺傳的表觀遺傳信息對于正確地處理和轉(zhuǎn)錄基因密碼是必要的。”

　　對于遺傳理論和人類健康的意義

　　馬普研究所的這些研究是重要的進步，清晰地展示出了表觀遺傳信息的生物學(xué)作用。他們不僅僅提供證據(jù)表明果蠅的表觀遺傳修飾會被傳遞給后代，還揭示出，來自母體的表觀遺傳標記是一種良好的機制，能夠在復(fù)雜的胚胎發(fā)育早期控制基因激活。

　　該研究團隊相信，他們的發(fā)現(xiàn)有深遠的意義。NicolaIovino解釋說：“我們的研究表明，我們不僅僅從父母那里繼承基因。似乎我們還繼承了一種重要的調(diào)節(jié)機制，這種機制可以被環(huán)境和生活方式影響。這些新發(fā)現(xiàn)提供了新的觀點，至少在某些情況下，獲得的遺傳性適應(yīng)會被傳遞給后代。”此外，因為表觀遺傳機制會引起多種疾病，比如癌癥、糖尿病和自免疫疾病，這些新發(fā)現(xiàn)對人類的健康也有著重要意義。