由剑桥大学领导的一个研究小组第一次描绘出了在生成精子和卵子之前,人类的早期原始生殖细胞中表观基因组(epigenome)被全面擦除的机制。这项发表在6月4日《细胞》(Cell)杂志上的研究,还揭示出我们DNA中的一些区域,包括与肥胖和精神分裂症等疾病相关的区域抵制了完全重编程。
尽管我们的遗传信息——“生命的密码”是写在我们的DNA中,我们的基因却是通过表观遗传“开关”来开启及关闭。例如,在称作为甲基化的过程中一些小甲基分子被添加到我们的DNA上,其帮助调控了基因活性,这对于正常的发育至关重要。甲基化有可能是自发或是通过我们与环境之间的互作产生――例如饥荒时期可导致某些基因甲基化,并且一些甲基化模式会对我们的健康造成潜在的损害。而在传递给下一代之前生殖细胞中几乎所有的表观遗传信息都会被擦除。
剑桥大学维康信托基金会/英国癌症研究院Gurdon研究所的Azim Surani教授解释道:“表观遗传信息对调控我们的基因起重要作用,但如果异常的甲基化一代一代地传递下去,就有可能累积并对后代造成损害。出于这一原因,每一代都需要对这一信息进行重设,然后再进一步添加信息来调控新受精卵的发育。这就像你在添加新数据之前擦除电脑磁盘一样。”
当卵细胞与精子受精之时,它会开始分裂为称作囊胚的细胞团,这是胚胎的早期阶段。在囊胚内一些细胞被重新设置,变为有潜力发育为机体内所有细胞类型的干细胞。其中的一小部分细胞会变为原始生殖细胞――其有潜力变成精子或卵细胞。
在这项研究中,Surani教授和同事们证实在进入胚胎发育大约2周时就启动了原始生殖细胞中的表观遗传信息重编程过程,一直持续至大约9周时。在此期间,遗传网络发挥作用抑制了一些维持或编程表观基因组的酶,直至DNA的甲基化模式几乎完全清除。
最重要的是,研究人员发现这一过程并未清除掉整个表观基因组:我们大约5%的DNA似乎抵制了重编程。这些基因组中的“逃脱”区域包含了一些在神经细胞中尤为活跃的基因,它们有可能在发育过程中发挥了重要的作用。而人类疾病数据分析表明,这些基因与精神分裂症、代谢性疾病和肥胖等疾病有关联。
论文的第一作者、博士生Walfred Tang说:“我们的研究为我们提供了一个很好的资源,表明在基因组的哪些潜在候选区域遗传信息不仅会传递给下一代,并有可能世代相传。我们知道其中的一些区域也存在于小鼠中,这或许为我们更详细地研究它们的功能提供了机会。”
表观遗传重编程还对我们基因组内的“暗物质”造成了潜在影响。据估计,多达一半的人类DNA是由“逆转录元件”构成,这些DNA区域是由包括细菌和植物DNA在内的外源入侵物进入到我们的基因组中。其中一些区域是有益的,甚至还驱动了进化――例如一些对于人类胎盘发育至关重要的基因曾作为侵入物启动了生命。而另一些区域则具有潜在的有害效应――尤其是如果它们在我们的DNA内跳跃,有可能会干扰我们的基因。出于这一原因,我们的机体利用了甲基化来作为一种防御机制抑制这些逆转录元件的活性。
Surani教授说:“甲基化有效地控制了有可能伤害我们的潜在有害逆转录元件,反过来正如我们所看到的,如果一些甲基化模式在我们的生殖细胞中被擦除,我们就有可能会失去我们的一线防御。”
事实上,研究人员发现了我们基因组中相当一部分的逆转录元件逃脱了,而保留了它们的甲基化模式――尤其是那些在较近期的进化史中进入到我们基因组中的逆转录元件。这表明,我们身体的防御系统有可能在维持某些表观遗传信息的完整性,以保护我们避免一些潜在的有害效应。
来源:生物通
为你推荐

阿斯利康最新披露:在中国或面临800万美元新罚款
据相关报道,英国当地时间4月29日,阿斯利康在最新季度的财报会议上透露,就在华涉嫌非法进口药品一事,公司可能可能会在中国面临一项新的罚款。
2025-04-30 15:53

君合盟生物重组A型肉毒毒素临床试验双线突破,覆盖严肃医疗与消费医疗两大领域
用于成人中、重度眉间纹适应症的III期临床试验在组长单位北京大学第一医院正式启动并完成首例入组。针对成人脑卒中后上肢痉挛治疗的II期临床试验由复旦大学附属华山医院牵头并顺...
2025-04-30 12:39

科塞尔医疗完成近亿元B+轮融资,加速血管介入器械全领域平台化布局
本轮融资由国内知名投资机构铁投巨石领投,苏高新金控持续追加投资,园雍投资跟投,资金将用于核心产品研发、全球市场推广及产能扩建。
2025-04-28 16:54

凯西集团2024财年实现双位数营收增长,不断投资研发,聚焦可持续发展
凯西集团(Chiesi Group)是一家以研发为基石的意大利国际制药集团,总部位于意大利帕尔马,业务覆盖全球31个国家和地区。在2024财年,凯西集团圆满收官,取得了强劲的财务业绩...
2025-04-28 11:29

别让肺结节成心结,肺健康清“结”公益行动在人民日报社正式启动
2025年4月27日,《爱肺行动》之别让肺结节成心“结”——肺健康清“结”公益行动,在北京人民日报社正式启动,由广东省钟南山医学基金会、江苏养无极药业有限公司发起,联合京东健康...
2025-04-28 10:26

被忽视的“经期头痛”,专家提醒频繁发作需及时就医
偏头痛是一种常见的慢性神经血管性疾病,不仅有中到重度的头痛症状,还常伴随多种复杂症状比如恶心、呕吐、畏光、畏声等。女性偏头痛的发病率是男性的2~3倍,约20%~25%的女性偏...
2025-04-28 09:42

A股上市公司未名医药的核心子公司,被停产
4月24日晚间,未名医药发布公告称,4月22日,天津市药监局发布公告,对公司控股子公司天津未名生物医药有限公司(以下简称“天津未名”)进行了药品GMP符合性检查。经综合评定、...
2025-04-27 11:34

瑞博生物港交所递表,小核酸药物龙头企业有望登陆资本市场
瑞博生物成立于2007年,专注于RNA干扰(RNAi)技术开发及小核酸药物产业化,是全球最早布局该领域的开拓者之一。
2025-04-27 10:36

Cytiva与中欧创新医药与健康研究中心签署全面合作协议
双方将携手在细胞治疗药物成果转化领域展开全面合作,推动大湾区生物医药产业的蓬勃发展,打造全球生物医药创新高地。
2025-04-25 19:49

精鼎医药任命 Charlotte Moser为公司首席医疗官,负责领导全球医学战略
今日(4月25日),致力于为客户提供I至IV期全方位临床开发服务的跨国合同研究组织(CRO)精鼎医药宣布,公司已任命 Charlotte Moser博士出任首席医疗官。
2025-04-25 15:06

强生宣布锐珂(埃万妥单抗注射液)联合化疗方案在华获批,用于EGFR TKI经治后局部晚期或转移性非小细胞肺癌患者治疗
强生公司今日(4月25日)宣布,旗下创新治疗药物锐珂®(埃万妥单抗注射液)正式获得国家药品监督管理局批准,与卡铂和培美曲塞联合给药,适用于治疗携带表皮生长因子受体(EGFR...
2025-04-25 15:00

《新英格兰医学杂志》发布: 研究证实速福达可将流感病毒家庭传播概率降低32%
罗氏全球今日(4月25日)宣布,速福达®(玛巴洛沙韦)III期临床试验CENTERSTONE研究详细结果在《新英格兰医学杂志》(NEJM)上发布。结果显示研究达到了主要终点:流感感染者单...
2025-04-25 13:34