生物學家在小鼠基因組中發現新的印記基因

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巴斯大學和維也納大學的生物學家在小鼠基因組中發現了71個新的 "印記"基因，這一發現使他們離揭開表觀遺傳學的一些奧秘又近了一步--表觀遺傳學是一個描述基因如何在發育和成年的不同階段在不同細胞中被開啟（和關閉）的科學領域。

一個人體內的30萬億個細胞中，大部分都含有來自母親和父親的基因，父母雙方各貢獻一個版本的基因。基因的獨特組合是使一個人獨特的部分原因。通常情況下，一對基因中的每個基因在特定的細胞中具有同等的活性或不活性。但印記基因卻不是這樣的。這些基因--在2萬多個基因總數中占不到百分之一--在父母一方的版本中往往比另一方更加活躍（有時活躍得多）。

到目前為止，研究人員知道小鼠基因組中大約有130個有據可查的印記基因--新增加的基因使這個數字超過了200。巴斯大學生物和生物化學系的托尼-佩裏教授領導了這項研究，他說。"印記影響著一個重要的基因家族，特別是對健康和疾病有著不同的影響，因此這七十多個新的基因為拼圖增添了重要的一塊"。

組蛋白的重要性

對新發現的基因的仔細檢查使佩裏教授和他的同事們有了第二個重要的發現：印記基因的開啟和關閉並不總是與DNA甲基化有關，即甲基被添加到基因組DNA上（這一過程已知會抑制基因的活性，將其關閉）。DNA甲基化是第一個已知的印記類型，大約在30年前被發現。從新工作的結果來看，似乎組蛋白對印記的貢獻更大，這是一種在染色體中與基因組DNA包裹在一起的結構。

一個正常的4天大的小鼠胚胎（L）和一個同齡的胚胎，它被操縱成只含有母體染色體（孤雌生殖體）。在這個階段，胚胎（囊胚）看起來很相似，但孤雌生殖體很快就會死亡，強調了從父母雙方繼承印記基因的重要性。不同的細胞類型被染成綠色或紅色。

盡管科學家們已經知道組蛋白作為基因的 "調光 "開關，使它們關閉（或重新開啟），但直到現在人們還認為DNA甲基化為印記基因的活動提供了主要開關。新研究的結果對這一假設產生了懷疑：許多新發現的基因被發現與組蛋白3賴氨酸27（H3K27me3）的變化有關，而只有少數與DNA甲基化有關。

為什麼印記很重要

科學家們還沒有弄清楚一個給定基因的父母版本如何能夠被打開（或淡化）並保持這種狀態，而另一個基因則處於相反的狀態。眾所周知，大部分的開/關切換發生在配子（精子和卵子）的形成過程中，但精確的機制仍不清楚。這項新的研究指出了一種令人感興趣的可能性，即一些印記基因可能在配子中沒有被標記，但在發育後期，甚至在成年期變得活躍。

盡管它只涉及一小部分基因，但印記在以後的物種生活中是很重要的。如果它出了問題，來自父母一方的印記基因拷貝在應該關閉的時候被打開了（或者反過來），就會發生疾病或死亡。錯誤的印記基因與許多疾病有關，包括神經系統和代謝紊亂以及癌症。

"佩裏教授說："我們可能低估了印記和疾病之間的關系有多重要，以及印記與父母獲得的疾病（如肥胖症）的遺傳關系。"希望這種對印記的改進將增加我們對疾病的了解"。