人類母親肚子里有9個月的嬰兒，然后在生完孩子后花幾年時間撫養(yǎng)孩子，教他們如何完成基本和高級的生存任務。另一方面，果蠅產下的卵可以自行發(fā)育。這讓他們看起來像不負責任的父母，只是拋棄了自己的孩子。然而，弗賴堡馬克斯普朗克免疫生物學和表觀遺傳學研究所的阿西法阿赫塔爾實驗室進行的一項新研究表明，果蠅母親實際上通過向后代提供以表觀基因組編碼的生活指導手冊來確保他們的成功。
從基因組到表觀基因組
我們從由DNA序列編碼的父母那里獲得遺傳信息。然而，即使人體內的所有細胞都含有相同的DNA，它們也會“表達”不同的基因來實現(xiàn)不同的功能。脫氧核糖核酸包裹在組蛋白周圍，形成一個叫做核小體的重復單元。許多核小體在所有細胞核中結合形成染色質。
表觀遺傳修飾(如在組蛋白中添加化學基團)可導致染色質組織發(fā)生變化，從而可能觸發(fā)基因激活(“表達”)或基因沉默。因此，表觀遺傳學代表了一個額外的信息層，可以幫助細胞決定激活哪些基因。雖然它們的基因組相同，但我們的細胞有不同的“表觀基因組”。
母親的代際信息傳遞
母體生殖細胞、卵母細胞和精子在受精過程中融合形成新的生物體。據(jù)信，大多數(shù)表觀遺傳標記在世代之間被刪除。這種表觀遺傳重置使每個新個體能夠重新讀取所有基因。現(xiàn)在，來自阿西法阿赫塔爾實驗室的科學家發(fā)現(xiàn)，一種特殊的組蛋白修飾，即組蛋白H4在第16賴氨酸(簡稱H4K16ac)上的乙?；?，是從母親卵母細胞到年輕胚胎的代際維持。
H4K16ac是一種表觀遺傳修飾，通常與基因激活有關。然而，我們知道基因在卵母細胞或胚胎生命的前三個小時并不表達。這就引出了一個問題：H4K16ac在這個早期做了什么？”阿西法阿赫塔爾說。為了研究這種組蛋白標記在果蠅早期發(fā)育中的作用，研究團隊進行了全基因組分析。他們發(fā)現(xiàn)，H4K16ac的許多DNA區(qū)域在基因激活開始之前的早期發(fā)育階段就被“標記”了。
母親的表觀遺傳建議對胚胎發(fā)育非常重要。
當母親沒能把這個印記傳給孩子時，H4K16ac對后代的重要性就變得顯而易見了?？茖W家利用遺傳方法和轉基因果蠅設計實驗，從果蠅母親體內去除MOF酶。眾所周知，MOF是H4K16ac改性劑沉積的原因。
值得注意的是，當科學家研究沒有H4K16ac信息的后代時，發(fā)現(xiàn)在正常情況下，標記有H4K16ac的基因不再正常表達，其染色質組織嚴重受損。大多數(shù)未能得到母親H4K16ac指令的胚胎隨后死于災難性的發(fā)育缺陷。H4K16ac在種系中起指導作用，這對未來胚胎發(fā)育至關重要。這項研究的第一作者瑪麗亞薩瑪塔(Maria Samata)說，這幾乎就像一位母親在紙條上留下的紙條，上面寫著當孩子第一次獨自在家時，在哪里可以找到食物，或者在緊急情況下應該打電話給誰。
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