2021年6 月 22 日——一組科學(xué)家在小鼠基因組中發(fā)現(xiàn)了 71 個(gè)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(xué)相關(guān)的一些科學(xué)奧秘，并指出父母的基因如何在其后代中獨(dú)特地關(guān)閉或開啟。
人體內(nèi) 30 萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞中的大多數(shù)都包含來(lái)自父母和父母的基因，每個(gè)父母都貢獻(xiàn)了每個(gè)基因的一個(gè)版本?；虻莫?dú)特組合有助于使個(gè)體與眾不同。通常，一對(duì)中的每個(gè)基因在給定的細(xì)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(gè)親本等位基因表達(dá)，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(gè)親本版本中往往比另一個(gè)更活躍(有時(shí)更活躍)。
在這項(xiàng)研究之前，科學(xué)家們已經(jīng)記錄了小鼠基因組中大約 130 個(gè)印跡基因。現(xiàn)在，結(jié)合等位基因特異性轉(zhuǎn)錄組學(xué)和單親 DNA 甲基化組分析，巴斯大學(xué)和維也納大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了 71 個(gè)表現(xiàn)出親本特異性表達(dá)的基因。這使已知印記基因的總數(shù)超過(guò) 200 個(gè)。
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(biāo)記有關(guān)，包括等位基因特異性 DNA 甲基化。然而，印記基因的開啟和關(guān)閉并不總是與 DNA 甲基化有關(guān)。研究結(jié)果表明，組蛋白對(duì)印記的貢獻(xiàn)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(guān)的假設(shè)。
數(shù)據(jù)還顯示，基于 H3K27me3 和 DNA 甲基化的印記機(jī)制調(diào)節(jié)發(fā)育細(xì)胞中部分重疊的基因組。這表明 polycomb-(負(fù)責(zé)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(jī)制合作控制印跡基因表達(dá)。
誰(shuí)的基因被打開了?
許多基因開/關(guān)切換發(fā)生在配子(精子和卵子)的形成過(guò)程中，但確切的機(jī)制仍不清楚。因此，巴斯大學(xué)和維也納大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)試圖確定胚胎中親本特異性表達(dá)和親本特異性 DNA 甲基化，以表征小鼠的印記景觀。
這項(xiàng)新研究指出，某些印記基因可能不會(huì)在配子中標(biāo)記，但會(huì)在發(fā)育后期甚至成年期變得活躍。
“印記影響一個(gè)重要的基因家族，對(duì)健康和疾病有不同的影響，所以七十多個(gè)新基因增加了一個(gè)重要的拼圖，”主要作者、生物學(xué)和生物化學(xué)系教授托尼佩里博士說(shuō)。在巴斯大學(xué)，在一份聲明中。
在 71 個(gè)新的印記基因中，56 個(gè)在父本上表達(dá)，15 個(gè)在母本上表達(dá)。逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng) (RT-PCR) 獨(dú)立雜交的 Sanger 測(cè)序證實(shí)了父本表達(dá)基因 Pmaip1、Smyd2、Cblb、Myo1a、Sfxn1 和母本表達(dá)基因 Emc2 的單親表達(dá)。
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