Cell：挑戰(zhàn)常規(guī)！揭示表觀遺傳記憶跨代傳遞新機制

根據表觀遺傳學---研究可遺傳的基因變化，其中這種基因變化并不是由我們的DNA直接編碼的---的說法，我們的生活經歷可能傳遞給我們的孩子和我們的孩子的孩子。對創(chuàng)傷事件存活者的研究已提示著遭受應激（exposure to stress）可能確實持續(xù)地影響子孫后代。但是這些表觀遺傳“記憶”是如何傳遞的呢？

在一項新的研究中，來自以色列特拉維夫大學的Oded Rechavi博士和他的團隊精確地闡明讓環(huán)境影響遺傳“開啟”和“關閉”的機制。他們揭示出決定哪些表觀遺傳反應（epigenetic response）會被遺傳以及持續(xù)多長時間的規(guī)則。相關研究結果發(fā)表在2016年3月24日那期Cell期刊上，論文標題為“A Tunable Mechanism Determines the Duration of the Transgenerational Small RNA Inheritance in C. elegans”。

Rechavi博士說，“在此之前，人們一直認為一種被動稀釋或衰減過程調控著表觀遺傳反應的遺傳。但是我們證實存在一種主動過程調節(jié)著表觀遺傳反應的跨代遺傳?！?/SPAN>

應激代際傳遞

研究人員一直著重關注應激、創(chuàng)傷和其他環(huán)境暴露的影響如何在幾年內傳遞給下一代。小RNA分子---調節(jié)基因表達的短RNA序列---是參與調控這種遺傳的關鍵因子之一。Rechavi博士和他的團隊之前鑒定出一種“小RNA遺傳”機制，通過這種機制，RNA分子根據特定細胞的需要作出反應，而且還鑒定出它們在跨代傳遞時如何受到調控。

Rechavi博士說，“我們之前已證實線蟲在遭受饑餓和病毒感染后能夠將小RNA遺傳給它們的后代。這些小RNA讓它們的后代為類似的苦難作好準備。我們也鑒定出一種擴增可代際遺傳的小RNA的機制，因此，這種表觀遺傳反應不會被稀釋。我們發(fā)現酶RdRP是再生新的小RNA是所需的，而這種小RNA再生讓這種表觀遺傳反應繼續(xù)傳遞給下一代?！?/SPAN>

科學家們之前已發(fā)現秀麗隱桿線蟲的大多數可遺傳的表觀遺傳反應僅僅只能傳遞幾代。據此，科學家們猜測表觀遺傳影響只會隨著時間的推移通過一種稀釋或衰竭的過程逐漸消失掉。

Rechavi博士說，“但是，這一猜測忽略了這種過程不會簡單地消亡相反還會受到調控的可能性?！彼谶@項研究中，利用靶向作用于綠色熒光蛋白編碼基因（GFP）的小RNA處理 秀麗隱桿線蟲，其中GFP是一種經常用于實驗中的報告基因。“通過追蹤可遺傳的調節(jié)GFP的小RNA---這些小RNA抑制GFP表達，我們揭示出一種主動的可調整的能夠‘開啟’或‘關閉’的遺傳機制。”

研究人員發(fā)現他們命名為“MOTEK（Modified Transgenerational Epigenetic Kinetics, 修飾的跨代表觀遺傳動態(tài)變化）”的特異性基因參與開啟和關閉表觀遺傳跨代傳遞。

Rechavi博士說，“我們發(fā)現如何通過‘開啟’和‘關閉’線蟲用來調節(jié)基因的小RNA來操縱線蟲中表觀遺傳反應的跨代遺傳持續(xù)時間。這些開關是由可遺傳的調節(jié)基因的小RNA與產生和傳遞可跨代遺傳的這些小RNA所必需的MOTEK基因之間的反饋作用所控制的。”

“這種反饋決定著表觀遺傳記憶是否繼續(xù)傳遞給后代，以及每種表觀遺傳反應將持續(xù)多長時間。”

一種全面的遺傳理論？

盡管這項研究是針對線蟲開展的，但是研究人員認為理解控制表觀遺傳信息對于包括人類在內的所有有機體構建一種全面遺傳理論是至關重要的。
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論文第一作者、Rechavi博士實驗室博士生Leah Houri-Zeevi說，“我們如今正在計劃研究MOTEK基因以便精確地知道這些基因如何影響表觀遺傳效應的持續(xù)時間。再者，我們正計劃研究類似的機制是否也存在人類中。”