Science揭秘父親的表觀遺傳“原罪”
日期:2015-10-10 08:51:22
如果你患有糖尿病、癌癥或甚至有心臟問題,或許你應該將其歸罪于父親或甚至祖父的行為或環境。近年來,科學家們已證實甚至在母親懷上后代之前,父親的生活經歷包括食物、藥物、暴露于毒性產物、壓力等都可以影響他的孩子、甚至孫子的發育和健康。
然而,盡管科學家們在這一領域已開展了十年的研究工作,對于延續數代傳遞環境記憶的機制卻知之甚少。麥吉爾大學的研究人員及瑞士的合作者們認為,他們現在發現了這一分子謎團的一個關鍵部分。他們發現直到現在仍相對較少關注的組蛋白有可能在這一過程中發揮了至關重要的作用。
他們認為這一研究發現將有可能極大地改變我們對于人類遺傳機制的理解。這是因為研究人員證實了,DNA以外的東西在遺傳中起著重要的作用,并可以決定父親的孩子和他的孫子是否健康。這項研究工作發布在《科學》(Science)雜志上。
朝著新方向
在過去,大多數表觀遺傳學領域的研究都是將焦點放在與DNA和甲基分子相關的過程上。甲基附著在DNA上,起著類似調光開關的作用——上調或是下調特定基因的表達。
由于組蛋白是受精時傳送精液成分的組成部分,研究人員想知道它們是否有可能在將來自父親的遺傳信息傳遞給后代的過程中發揮了作用。組蛋白不同于我們的DNA,盡管在細胞形成過程中它們與DNA結合在一起,有點像DNA纏繞著的線軸。
因此,為了驗證他們的理論即組蛋白有可能發揮作用引導了胚胎發育,研究人員構建出了一些小鼠——在精子形成過程中他們略微改變了小鼠組蛋白的生物化學信息,然后檢測了結果。他們研究了對于后代的影響。
不只是DNA與遺傳有關
研究人員發現這給后代的發育造成了可怕的后果,如后代容易有出生缺陷及異常骨骼形成及影響了它們的存活。并且,最令人驚訝地是,在兩代之后仍然可以看到這些效應。
論文的主要作者之一、麥吉爾大學動物科學系Sarah Kimmins說:“當我們看到跨代生存力降低及發育異常時我們真的震驚了,因為誰也沒有想過DNA之外的東西如蛋白質發生改變可能與遺傳相關。”
Kimmins補充道:“這些研究發現不同尋常,因為它們表明了DNA以外的信息與遺傳度相關。這項研究突顯了父親對孩子甚至是孫子的健康起至關重要的作用。因為組蛋白上的化學修飾易受環境暴露的影響,這項工作為探討各種跨代影響健康的疾病可能的預防與治療開辟了新途徑。”
盡管已有大量證據表明,在沒有遺傳突變的情況下父親可以將疾病和不良表型傳遞給他們的孩子,這是第一項研究闡明發生這種情況的一種可行的機制。這給予了研究人員信心,將男性生殖細胞中的組蛋白保留作為一種遺傳機制來對其進行追蹤……它也將提醒父親要盡力保護他們的生殖細胞。