Nature重磅！基因特有沉默方式實現人工受精「另類遺傳病」的防治！

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《轉》譯

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印記基因——經典孟德爾遺傳學認為所有父系及母系等位基因有同等表達，但隨著對遺傳學研究的深入，人們發現了一種成為基因印記的非孟德爾遺傳現象，它指在配子或合子發生期間，來自親本的等位基因或染色體在發育過程中產生專一性的加工修飾，導致後代體細胞中兩個親本來源的等位基因有不同的表達方式，又稱遺傳印記或配子印記。它是一種伴有基因組改變的非孟德爾遺傳形式，可遺傳給子代細胞，但並不包括DNA序列的改變。

研究人員已經發現了一種新的基因沉默機制，將有助於開發出更安全的體外受精甚至動物克隆方法。

我們每個人都從父母那裡繼承了兩組基因，一組來母親，一組來自父親。但是對於一小部分等位基因而言，僅有一個拷貝的基因可以發揮功能，而另一個拷貝的基因則會終生沉默，這種機制叫做印記。許多印記基因對胚胎和胎兒出生後的生長發育有重要的調節作用，對行為和大腦的功能也有很大的影響，印記基因的異常同樣可誘發癌症。可想而知，如果印記基因中本該失活的拷貝沒有被關閉，會產生十分嚴重的後果。印記不當會導致一系列遺傳病，如安格爾曼綜合征（印記太多導致一對等位基因都被沉默）或者貝克威斯偉德曼氏症（印記太少，導致兩個等位基因都表達）。

這種機制也就是獅子和老虎可以有兩種後代的原因：如果雌性為獅子，那麼後代就是虎獅獸--通常比父母種系都小；如果雌性為老虎，那麼後代就是獅虎獸--通常比父母種系都大。導致這種體型和外觀差別的部分原因就是遺傳自父母的基因印記差別。一個叫做甲基化（甲基結合到其靶向沉默的基因上）的過程式控制制著印記的發生。

儘管人工受精（如人體外受精或者動物克隆）過程中，有時會發生不恰當的印記或者不恰當的印記遺傳。然而，一項最新研究為逆轉這種錯誤的印記帶來了希望。這個由Yi Zhang研究員領銜的團隊發現了另一種細胞沉默印記基因的方法--將組蛋白粘附在錯誤等位基因上。

通過修飾使一個叫做H3K27的基因攜帶上甲基，研究人員成功地降低了小鼠體內一些印記基因的活性。他們還發現了小鼠體內76個可能屬於印記基因的基因，這個數字相當驚人，因為迄今為止小鼠體內只找到了150個印記基因，而人體內只找到了約300個印記基因。

儘管還需要更多研究探索這些印記基因，Zhang說道，但是這是一個認知上的突破，其背後的新機制揭示了印記的重要性。也許正是該團隊描述的這種機制參與清除不當的印記等位基因，防止它們引起機體損傷。

該文章注意到，體外受精或者類似方法產生的孩子更容易發生印記紊亂，但是目前並不清楚背後的原因：可能是遺傳，也可能是受精操作過程產生了不為人知的影響。但是Zhang認為他們的發現為那些懷孕困難的父母帶來了希望，將幫助開發出能夠產生更健康胎兒的技術。

此外，印記不當也可能是我們克隆健康動物很難成功的原因。通常，這個過程需要先清除前體細胞中的標記然後再給精子或者卵細胞添加標記。過去的研究表明這個過程中哪怕微小的錯誤也會導致克隆胚胎嚴重的發育障礙。

「這種新的印記機制也許為靶向這些發育障礙提供靶標。」Zhang總結道。

這篇題為Maternal H3K27me3 controls DNA methylation-independent imprinting的文章近日發表在Nature雜誌上。

原文出處：Second gene-silencing mechanism found, could lead to viable clones and safer in vitro

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