您好,欢迎来到北京pk10开奖直播-北京pk10平台在线注册 北京赛车pk10官网开户 北京赛车投注网登入 北京赛车pk10规律技巧!
4008-888-888
学术问答
表观遗传学决定你的后天特征
时间:2016-09-25 10:43    作者:admin    浏览:

 

7岁的奥利维亚和伊莎贝拉来自英国,她们是一对同卵双胞胎,拥有近乎完全一致的遗传信息。不过,两个女孩的命运却迥然相异。

2005年6月,1岁的奥利维亚忽然高烧不退。血液化验的结果让大家大吃一惊:奥利维亚患上了急性白血病。因为是同卵双胞胎,医生连忙对伊莎贝拉也进行了检查,结果让人松了一口气:一切正常。在医生们的帮助下,小奥利维亚最终恢复健康,但医学专家们却遇到了一个困惑多年的难题:既然是同卵双胞胎,为何奥利维亚不断生病,而伊莎贝拉却非常健康呢?

随着研究越来越深入,困扰医生的答案也将渐渐浮出水面。这些经典遗传学无法解释的现象,表观遗传学有望部分揭示。研究人员发现,虽为同卵双胞胎,但双方个体对遗传信息的“表观修饰”存在大量差异——DNA甲基化水平不同。

事实上,很多例子证明了“表观修饰”的存在。

“表观遗传学是指在基因组序列不变的情况下,可以决定基因表达与否、并可稳定遗传下去的调控密码。” 清华大学医学院表观遗传学与癌症研究所教授孙方霖曾向《中国科学报》如此介绍。也就是说,人类不仅有作为遗传物质的基因组信息,还有一套管理、调控、修饰基因组的密码指令系统。不同的个体,指令系统也不同。另外,这套密码指令还能在特定环境下发生改变。

更神奇的是,改变后的指令很可能会遗传下去。然而,这套系统是如何发生改变并遗传,在相当长一段时间内并不为人知。

神奇的开关

事情慢慢有了转机。科学家们发现了一种甲基分子(-CH3),它就像一个帽子:带上它,基因关闭;摘掉它,基因表达——被分别称为甲基化和去甲基化。这些数以百万计的甲基有些直接附着在DNA上面,有些则附着在某些和DNA纠结在一起的组蛋白上。当机体不希望某些基因信息被读取时,基因的“启动子”DNA就被戴上很多甲基帽,使得基因无法从那里读取,启动功能。因此,即使携带遗传信息完全一样的两个个体,由于表达修饰上的差异,也可能会表现出完全不同的性状。

2003年,美国杜克大学教授兰迪·朱特尔和罗伯特·沃特兰博士终于掀开了DNA甲基化的神秘面纱。人们此前认为,在形成精子和胚胎前的植入阶段,细胞中的DNA甲基化几乎会完全重新洗牌,也就是说“基因修饰”没有遗传下去的可能。近些年来,越来越多的研究证明,某些甲基化是可以遗传的。

2007年,日本科学家在小鼠中发现,一种称为stella的蛋白质能够有效保护卵子中某些基因的甲基化修饰,并传给下一代。研究人员还得出结论,基因的甲基化或者去甲基化,和环境的改变息息相关。也就是说,虽然遗传信息没有改变,但环境的改变、丰富的经历、甚至不良的习惯,都有可能遗传给后代。

然而,这些对基因的表观修饰是通过怎样的方式进行,它们又是靠怎样的机制遗传下去的呢?这一切曾经是个谜。不过近年来,科学家们已经获得了一些信息。

2011年6月,马萨诸塞大学医学院的科学家们发现,当果蝇处于胁迫条件下,它们会因适应环境而发生改变:原本紧密结合在“异染色质” DNA缠绕区的一种转录因子被释放出来,这些缠绕区域得以解开并进行复制。表观遗传并非只是DNA甲基化这么简单。科学家们发现,对基因组的表观遗传修饰还包括组蛋白(可供DNA缠绕)的修饰、染色质的重塑、微小RNA的调节等诸多内容。

上帝的礼物

之所以称为礼物,是因为在肿瘤生成和治疗、干细胞分化等诸多领域,表观遗传学扮演了重要角色。有研究人员发现,一部分DNA甲基化在肿瘤形成的早期发生了变化。并且,它不但对肿瘤早期转化起作用,甚至也能影响肿瘤的转移。

2004年,美国食品及药品管理局首次批准了一种DNA甲基化抑制剂的新药——氮杂胞苷,用于治疗骨髓增生异常综合征。该药能通过去甲基化作用,提高“正面”基因的主导地位。据药品开发商Celgene公司介绍,重症病人服用氮杂胞苷后,寿命能延长约两年;而采用传统疗法的患者,存活期只有15个月。

正因如此,不少技术人员对利用表观遗传学开发药物表现出极大兴趣。例如,目前尚无好方法治疗药物成瘾。科学家发现,成瘾药物会导致脑区的基因调控水平的改变。即使戒药后,这些基因表达的变化仍可存月余,甚至导致病人终生心理成瘾。而表观遗传让饱受困扰的病人看到了曙光。正因为这份礼物非常厚重,所以关于它的研究持续升温,进行得如火如荼。

孙方霖认为,类似人类重大疾病、干细胞、体细胞重编程、衰老、神经科学研究等科学问题,其分子机制都离不开表观遗传调控。

而基因组学的科学家们,正尝试着找出某一特定群体之间表观遗传的差异,更好地诠释生命奥秘。

分享到:

联系我们:

地址:
江苏省南京市玄武区玄武湖
邮箱:
[email protected]
电话:
4008-888-888
  • 关注我们 :