現在馬普研究所（MaxPlanckInstitute）的免疫生物學和表觀遺傳學研究人員提供了有力的證據表明，除了遺傳的DNA之外，表觀遺傳學指令也會影響后代的基因表達。此外，NicolaIovino的實驗室也首次描述了關于這種遺傳信息所造成的生物學影響的新觀點。該研究證明，母親的表觀遺傳記憶對于后代的發(fā)育和生存是至關重要的。相關論文已于14日發(fā)表在了《Science》上。

　　人類擁有超過250種不同的細胞類型。它們都包含相同的DNA堿基，以完全相同的順序排列。然而，肝臟和神經細胞則看起來不那么相同，而且有不同的功能。而造成這種不同的就是被稱為表觀遺傳的過程。表觀遺傳學修飾對DNA的特定位置進行標記，以吸引或者排斥激活某些基因的蛋白質。因此，這些表觀遺傳學修飾會一步一步地為每種細胞生成活躍的和不活躍的DNA序列。此外，與DNA中“字母”順序固定相反的是，表觀遺傳標記會在一生中與環(huán)境或生活方式相互作用的過程中發(fā)生變化。比如，吸煙會改變肺部細胞中表觀遺傳標記，最終導致癌癥。其他的外部影響，比如壓力、疾病或飲食也會存儲在細胞的表觀遺傳記憶中。

　　長期以來人們一直認為，這些表觀遺傳修飾不會跨越代際?？茖W家們認為，一生中所積累的表觀遺傳記憶不會出現在精子或卵細胞中。但是最近的一些研究質疑了這一觀點，這些研究發(fā)現表觀遺傳標記事實上是會被傳遞給下一代的，但是具體的機制，以及這些基因變化會對后代造成什么樣的影響，仍然不明確。這項新研究的通訊作者NicolaIovino說：“自從上世紀90年代初表觀遺傳學的研究開始興起，我們就觀察到了表觀遺傳信息在代際之間的遺傳影響。比如，流行病學研究揭示出，食物供應情況與孫輩糖尿病和心血管疾病風險增加之間存在顯著相關性。從那時起，多項研究都報道過不同生物體的表觀遺傳，但是準確的分子機制仍然不為人所知。”

　　代際之間的表觀遺傳學

　　Iovino和他的團隊使用果蠅研究表觀遺傳修飾是如何從母體傳遞到胚胎的。該團隊主要研究在人體中也存在的H3K27me3，。研究發(fā)現，H3K27me3會改變染色體，主要與抑制基因表達相關。

　　馬普研究所的科學家們發(fā)現，在母親卵細胞中標記染色質DNA的H3K27me3修飾也存在于受精后的胚胎中，即使在其他表觀遺傳標記消失的情況下也是如此。該研究的第一作者FidesZenk說：“這表明，母體會將表觀遺傳標記傳遞給后代。但是我們感興趣的是，這些標記是否在胚胎中也起到重要作用。”

　　帶有H3K27me3的果蠅卵細胞被染成綠色。這個卵細胞會和精子結合形成果蠅的下一代。圖的右上角描述了卵細胞和精子受精之前的融合過程。被染成綠色的H3K27me3只出現在母體的前核體中，這張圖表明表觀遺傳標記被遺傳給了下一代。

　　繼承的表觀遺傳標記對于胚胎發(fā)育非常重要

　　研究人員對果蠅使用了多種基因工具，移除放置H3K27me3標記的酶，他們發(fā)現，在胚胎早期缺少H3K27me3的胚胎無法最終發(fā)育成型。NicolaIovino說：“這表明，在繁殖過程中，表觀遺傳信息不僅僅是傳遞給后代，它們對于胚胎本身的發(fā)育也是非常重要的。”

　　當研究團隊進一步觀察這些胚胎，他們發(fā)現，某些在胚胎發(fā)育早期通常被關閉的發(fā)育相關基因會在沒有H3K27me3的胚胎中打開。FidesZenk解釋說：“我們認為，在發(fā)育早期過早地激活這些基因會擾亂胚胎發(fā)育，并最終導致胚胎死亡。似乎可遺傳的表觀遺傳信息對于正確地處理和轉錄基因密碼是必要的。”

　　對于遺傳理論和人類健康的意義

　　馬普研究所的這些研究是重要的進步，清晰地展示出了表觀遺傳信息的生物學作用。他們不僅僅提供證據表明果蠅的表觀遺傳修飾會被傳遞給后代，還揭示出，來自母體的表觀遺傳標記是一種良好的機制，能夠在復雜的胚胎發(fā)育早期控制基因激活。

　　該研究團隊相信，他們的發(fā)現有深遠的意義。NicolaIovino解釋說：“我們的研究表明，我們不僅僅從父母那里繼承基因。似乎我們還繼承了一種重要的調節(jié)機制，這種機制可以被環(huán)境和生活方式影響。這些新發(fā)現提供了新的觀點，至少在某些情況下，獲得的遺傳性適應會被傳遞給后代。”此外，因為表觀遺傳機制會引起多種疾病，比如癌癥、糖尿病和自免疫疾病，這些新發(fā)現對人類的健康也有著重要意義。