媽媽或爸爸的基因在孩子的基因表達中勝出嗎

2021年6 月 22 日——一組科學家在小鼠基因組中發(fā)現(xiàn)了 71 個新的“印跡”基因。6 月 21日發(fā)表在Nature Communications上的新發(fā)現(xiàn)有助于揭開與表觀遺傳學相關的一些科學奧秘，并指出父母的基因如何在其后代中獨特地關閉或開啟。

人體內(nèi) 30 萬億個細胞中的大多數(shù)都包含來自父母和父母的基因，每個父母都貢獻了每個基因的一個版本。基因的獨特組合有助于使個體與眾不同。通常，一對中的每個基因在給定的細胞中都具有同等的活性或非活性。

印記基因的情況并非如此。這些基因僅從一個親本等位基因表達，由其親本決定，因此被印記。印記基因也只占總基因的不到 1%，并且在一個親本版本中往往比另一個更活躍(有時更活躍)。

在這項研究之前，科學家們已經(jīng)記錄了小鼠基因組中大約 130 個印跡基因?，F(xiàn)在，結合等位基因特異性轉錄組學和單親 DNA 甲基化組分析，巴斯大學和維也納大學的研究人員已經(jīng)確定了 71 個表現(xiàn)出親本特異性表達的基因。這使已知印記基因的總數(shù)超過 200 個。

組蛋白在印記基因中的新作用

眾所周知，印記與染色質(zhì)標記有關，包括等位基因特異性 DNA 甲基化。然而，印記基因的開啟和關閉并不總是與 DNA 甲基化有關。研究結果表明，組蛋白對印記的貢獻更大，特別是組蛋白 H3 賴氨酸 27 (H3K27me3) 的三甲基化。這些發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了 DNA 甲基化是印跡基因活性的主要開關的假設。

數(shù)據(jù)還顯示，基于 H3K27me3 和 DNA 甲基化的印記機制調(diào)節(jié)發(fā)育細胞中部分重疊的基因組。這表明 polycomb-(負責組蛋白染色質(zhì)重塑的蛋白質(zhì))和等位基因特異性 DNA 甲基化機制合作控制印跡基因表達。

誰的基因被打開了?

許多基因開/關切換發(fā)生在配子(精子和卵子)的形成過程中，但確切的機制仍不清楚。因此，巴斯大學和維也納大學的科學家團隊試圖確定胚胎中親本特異性表達和親本特異性 DNA 甲基化，以表征小鼠的印記景觀。

這項新研究指出，某些印記基因可能不會在配子中標記，但會在發(fā)育后期甚至成年期變得活躍。

“印記影響一個重要的基因家族，對健康和疾病有不同的影響，所以七十多個新基因增加了一個重要的拼圖，”主要作者、生物學和生物化學系教授托尼佩里博士說。在巴斯大學，在一份聲明中。

在 71 個新的印記基因中，56 個在父本上表達，15 個在母本上表達。逆轉錄聚合酶鏈反應 (RT-PCR) 獨立雜交的 Sanger 測序證實了父本表達基因 Pmaip1、Smyd2、Cblb、Myo1a、Sfxn1 和母本表達基因 Emc2 的單親表達。

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