遺傳的不僅是基因！新研究發現表觀遺傳的代傳證據

不僅僅只有基因決定著我們的身體與生活，飲食，疾病或生活方式等環境因素所調節的表觀遺傳學機制同樣通過開關基因轉錄調節著DNA對我們生活的影響。

一個人在整個生命中累積的表觀遺傳修飾是否可以跨越世代的邊界繼承給子孫後代一直都為學術界所爭論不休。

近日，來自德國弗萊堡馬克斯·普朗克免疫生物學和表觀遺傳學研究所的研究人員證明，不僅DNA本身會發生代與代之間的遺傳，一個人一生中的表觀遺傳學修飾都會在其後代中得到一定水平的表現。與此同時，具體實施該研究的Nicola Iovino實驗室首次描述了表觀遺傳學信息的生物學後果，證明母親的表觀遺傳記憶對後代的發展和生存至關重要。

幾代之間的表觀遺傳學

基於大量的果蠅實驗，研究人員探討並闡明了表觀遺傳修飾如何從母親傳播到胚胎。研究人員將注意力集中在了特定的人類基因組修飾H3K27me3上，這種表觀遺傳學修飾能夠改變染色質，影響DNA在細胞核中的包裝並進而抑制基因的表達。

研究人員發現，即使其他表觀遺傳標記被擦除，卵細胞在受精后仍然存在母本細胞中的染色質DNAH3K27me3修飾。該研究的第一作者Fides Zenk解釋說：「這一結果表明母親能夠將她的表觀遺傳標記傳給後代，但是我們同時還驚奇地發現，這些表觀遺傳學標記還在胚胎中扮演了一個極其重要的角色。」

表觀遺傳標記對於胚胎髮生的重要性

基於上述發現，研究人員使用多種遺傳工具去除了果蠅細胞中的H3K27me3標記酶，發現缺乏H3K27me3的果蠅胚胎會在早期發育的過程中失去正常發育到胚胎髮生末期的能力。文章的通訊作者 Nicola Iovino表示：「事實證明，在果蠅繁殖過程中，表觀遺傳信息不僅從一代繼承到另一代，而且還會對胚胎本身的發育產生重要影響。」

當他們仔細觀察經過相應編輯的胚胎時，研究人員發現，在沒有H3K27me3表觀修飾的胚胎中，早期胚胎髮生期間通常會關閉的幾個重要的發育相關基因。

對遺傳和人類健康理論的影響

通過這些研究，馬克斯·普朗克的研究人員證實了表觀遺傳學信息對於人類健康前所未見的影響，顯示了表觀遺傳信息的生物學後果。不僅通過證據表明蒼蠅的表觀遺傳修飾可以傳代下來，而且通過對母體表觀遺傳標記傳播微調機制的揭示闡明了表觀遺傳學信息對早期胚胎髮生複雜過程中基因激活的調控。

研究人員相信他們的研究結果還會具有更為深遠的影響。 「我們的研究表明，我們不僅僅繼承著我們父母的基因，而且我們似乎還繼承著我們父母對環境與生命的感知，這些見解可以為人類對遺傳與健康的認識提供新的見解與解釋。

此外，由於正常表觀遺傳機制的破壞可能導致如癌症，糖尿病和自身免疫病等疾病的發生，這些新發現還可能對人體具體疾病的預防與治療產生影響。

來源：Germ line–inherited H3K27me3 restricts enhancer function during maternal-to-zygotic transition. Science. DOI: 10.1126/science.aam5339