表观遗传如何影响后代

随着生物体的生长和对环境的响应，细胞中的基因不断地开启和关闭。越来越多的证据表明基因表达的这些变化可以传递给后代，但其机制尚不清楚。在研究今天发表在自然传播，研究人员在加州大学圣克鲁斯分校表明，通过父母的精子染色体携带的表观遗传信息可能会导致基因表达和发展在后代的变化。

在他们对秀丽隐杆线虫的实验中，研究人员专注于对组蛋白尾部特定氨基酸的修饰。根据资深作者Susan Strome的说法，这项新研究解决了表观遗传学领域的一个核心问题。“这是一个非常直接的问题：遗传精子染色体的DNA组蛋白包装是否会影响后代的基因表达?答案是肯定的。“

研究人员一直关注父系中的表观遗传，因为精子对胚胎的贡献比胚胎更多。鸡蛋含有许多可能影响胚胎发育的其他成分，使得更难以梳理出母系中的表观遗传效应。

第一作者Kiyomi Kaneshiro说，秀丽隐杆线虫是研究这个问题的好模型，因为组蛋白包装完全保留在蠕虫的精子染色体中。在人类和其他哺乳动物中，组蛋白包装仅部分保留在精子中。在她的实验中，Kaneshiro选择性地从精子染色体中去除特定的组蛋白标记，然后用修饰的精子使卵子受精。

“爸爸是英国人，母亲是夏威夷人，他们之间有足够的差异，我们可以区分他们后代细胞中的两个亲本基因组，”Kaneshiro说。“通过这种混合系统，我们能够看到基因表达的差异，这是精子染色体上组蛋白标记变化的直接结果。”

新发现表明，遗传的表观遗传标记会影响基因的表达和发育。但该研究涉及人工改变精子染色体上的标记。还有待理解的是，对成体生物体的环境影响如何改变其生殖细胞中的表观遗传标记，使得这些环境影响可能传递给后代。

图像：在这些秀丽隐杆线虫胚胎中，只有从卵子遗传的染色体被染成绿色。对于DNA，所有染色体都染成红色。通过区分卵子和精子遗传的染色体，研究人员能够追踪精子染色体携带的表观遗传标记的影响。图片由K. Kaneshiro提供。

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