母親的觸摸游走在孩子的基因里

母親在很多方面都會(huì)在孩子身上留下印記——WEHI的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為SMCHD1的蛋白質(zhì)參與了這一“烙印”過程。SMCHD1關(guān)閉一些基因，從而改變細(xì)胞的行為。這項(xiàng)新的研究表明，當(dāng)卵子(或卵母細(xì)胞)被精子受精時(shí)，卵子的SMCHD1會(huì)停留在發(fā)育中的胚胎中，關(guān)閉至少10個(gè)不同的基因并影響胚胎的發(fā)育，胚胎可能會(huì)終生留在后代中。

由Iromi Wanigasuriya女士、Quentin Gouil博士和Marnie Blewitt教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)與WEHI副教授Matthew Ritchie、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)李曌博士和莫納什生物醫(yī)學(xué)副教授Karla Hutt合作，在eLife上發(fā)表了論文?？碧窖芯克?。

基因印記

我們從父母那里繼承所有的基因，有些基因在后代中的表現(xiàn)不同，這取決于它們是從父母那里遺傳的。Wanigasuriya女士說，這種現(xiàn)象被稱為“基因組印記”，在一些遺傳疾病中很常見。她是WEHI大學(xué)的博士生。

她說：“基因組印記的出現(xiàn)是由于DNA上的‘表觀遺傳標(biāo)記’影響了基因的使用方式?！彼f：“當(dāng)精子使卵子受精時(shí)，兩種細(xì)胞的DNA都攜帶著表觀遺傳標(biāo)記，從父母?jìng)鹘o孩子，這在某些情況下與長(zhǎng)期健康影響有關(guān)?！薄氨娝苤?，雞蛋中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)(我們從母親那里獲得的蛋白質(zhì))有助于在胚胎發(fā)育早期保護(hù)這些印記基因。因此，這些卵細(xì)胞蛋白可能會(huì)對(duì)胚胎的健康產(chǎn)生長(zhǎng)期或短期的影響?！薄?

布萊維特教授的研究團(tuán)隊(duì)一直在研究SMCHD1蛋白，該蛋白利用表觀遺傳修飾來“關(guān)閉”或沉默某些基因。

Wanigasuriya女士說：“我們研究了母親的SMCHD1蛋白是否可以轉(zhuǎn)移到新形成的胚胎中，以及它如何影響印記基因的表達(dá)?！薄坝孟冗M(jìn)的顯微鏡用熒光標(biāo)記觀察SMCHD1，我們可以看到，在母SMCHD1蛋白的胚胎中至少有5個(gè)細(xì)胞分裂。母親的SMCHD1改變了印記基因的表達(dá)——它可能會(huì)給后代留下持久的遺產(chǎn)?！?

當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，可以看到母體產(chǎn)生的SMCHD1(綠色)保留在胚胎中。WEHI的研究人員發(fā)現(xiàn)，這可以影響胚胎中的基因表達(dá)，這是基因組印記的一個(gè)例子。圖片：沃爾特和伊萊扎霍爾醫(yī)學(xué)研究所

了解SMCHD1

Gouil博士說，這項(xiàng)研究揭示了早期胚胎發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)間窗，在此期間，母親的SMCHD1可以沉默目標(biāo)基因的表達(dá)。

他說：“利用強(qiáng)大的新基因組分析技術(shù)，我們可以鑒定出在早期胚胎中被母體SMCHD1關(guān)閉的十個(gè)基因。這是首次從雞蛋中鑒定出SMCHD1在印跡中發(fā)揮作用。”

“雖然我們發(fā)現(xiàn)的影響是微妙的，但我們知道早期胚胎發(fā)育中的事件可能會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生長(zhǎng)期影響。除了擴(kuò)大我們對(duì)基因組印記的理解，這項(xiàng)研究還為我們了解父母的許多方式增加了一個(gè)新的維度。會(huì)影響后代的健康。”

布萊維特教授說，這項(xiàng)研究也有助于解釋SMCHD1在一些疾病中的作用，包括發(fā)育性疾病，如普拉德-威利綜合征(PWS)和博斯馬阿希尼氏小眼癥綜合征(BAMS)，以及面肩肱型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥(FSHD)，一種肌營(yíng)養(yǎng)不良癥。

她說：“對(duì)早期胚胎中SMCHD1的研究發(fā)現(xiàn)了這種蛋白質(zhì)沉默的新基因靶點(diǎn)。”“這可以解釋SMCHD1活性的變化是如何導(dǎo)致疾病的。目前，我們正在WEHI領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)專利藥物開發(fā)工作，利用我們?cè)赟MCHD1方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)治療發(fā)育性和退行性疾病的新療法。這項(xiàng)研究拓寬了我們對(duì)這些新奇事物的理解。候選藥物可能會(huì)影響基因表達(dá)。”

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