遗传的不仅是基因！新研究发现表观遗传的代传证据

不仅仅只有基因决定着我们的身体与生活，饮食，疾病或生活方式等环境因素所调节的表观遗传学机制同样通过开关基因转录调节着DNA对我们生活的影响。

一个人在整个生命中累积的表观遗传修饰是否可以跨越世代的边界继承给子孙后代一直都为学术界所争论不休。

近日，来自德国弗莱堡马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的研究人员证明，不仅DNA本身会发生代与代之间的遗传，一个人一生中的表观遗传学修饰都会在其后代中得到一定水平的表现。与此同时，具体实施该研究的Nicola Iovino实验室首次描述了表观遗传学信息的生物学后果，证明母亲的表观遗传记忆对后代的发展和生存至关重要。

几代之间的表观遗传学

基于大量的果蝇实验，研究人员探讨并阐明了表观遗传修饰如何从母亲传播到胚胎。研究人员将注意力集中在了特定的人类基因组修饰H3K27me3上，这种表观遗传学修饰能够改变染色质，影响DNA在细胞核中的包装并进而抑制基因的表达。

研究人员发现，即使其他表观遗传标记被擦除，卵细胞在受精后仍然存在母本细胞中的染色质DNAH3K27me3修饰。该研究的第一作者Fides Zenk解释说：“这一结果表明母亲能够将她的表观遗传标记传给后代，但是我们同时还惊奇地发现，这些表观遗传学标记还在胚胎中扮演了一个极其重要的角色。”

表观遗传标记对于胚胎发生的重要性

基于上述发现，研究人员使用多种遗传工具去除了果蝇细胞中的H3K27me3标记酶，发现缺乏H3K27me3的果蝇胚胎会在早期发育的过程中失去正常发育到胚胎发生末期的能力。文章的通讯作者 Nicola Iovino表示：“事实证明，在果蝇繁殖过程中，表观遗传信息不仅从一代继承到另一代，而且还会对胚胎本身的发育产生重要影响。”

当他们仔细观察经过相应编辑的胚胎时，研究人员发现，在没有H3K27me3表观修饰的胚胎中，早期胚胎发生期间通常会关闭的几个重要的发育相关基因。

对遗传和人类健康理论的影响

通过这些研究，马克斯·普朗克的研究人员证实了表观遗传学信息对于人类健康前所未见的影响，显示了表观遗传信息的生物学后果。不仅通过证据表明苍蝇的表观遗传修饰可以传代下来，而且通过对母体表观遗传标记传播微调机制的揭示阐明了表观遗传学信息对早期胚胎发生复杂过程中基因激活的调控。

研究人员相信他们的研究结果还会具有更为深远的影响。 “我们的研究表明，我们不仅仅继承着我们父母的基因，而且我们似乎还继承着我们父母对环境与生命的感知，这些见解可以为人类对遗传与健康的认识提供新的见解与解释。

此外，由于正常表观遗传机制的破坏可能导致如癌症，糖尿病和自身免疫病等疾病的发生，这些新发现还可能对人体具体疾病的预防与治疗产生影响。

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