新文章质疑多项表观遗传研究成果:甲基化的真实作用

【字体: 时间:2016年01月27日 来源:生物通

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  本周来自瑞士和美国的研究人员指出,目前一般认为DNA甲基化之间的差异会决定社会性昆虫是成为繁殖蚁(也就是蚁后),还是工蚁的这种观点并不可靠,他们认为DNA甲基化作用并未得到已有数据的充分支持。

  

——研究人员重新审查了社会性昆虫中引发行为差异的DNA甲基化影响

生物通报道: 本周来自瑞士和美国的研究人员指出,目前一般认为DNA甲基化之间的差异会决定社会性昆虫是成为繁殖蚁(也就是蚁后),还是工蚁的这种观点并不可靠,他们认为DNA甲基化作用并未得到已有数据的充分支持。这一研究成果公布在Current Biology杂志上。

“这一发现表明,并没有证据证明甲基化会造成两只蚂蚁出现非常大差异的行为,这令人心生警惕,”来自洛克菲勒大学的文章作者之一Daniel Kronauer说,“另外一方面,对于希望弄清楚到底社会行为与DNA甲基化功能之间的关系的研究人员来说,这项研究也十分重要。”

以前的不少研究都指出扮演不同角色的昆虫大脑出现了不同程度的甲基化水平,2008年的一项研究就表明进食蜂王浆可以通过抑制一种被称为甲基化的过程来影响多种蜜蜂基因的表达。这种对某个基因DNA的化学修饰会降低该基因的表达,而这一过程部分是由酶Dnmt3所驱动的。当研究人员将蜜蜂幼虫体内的Dnmt3活性破坏了以后,这一改变会出现拟似蜂王浆的效果,使得发育中的蜜蜂幼虫更像蜂王而不像工蜂。

还有2002年一项大型研究从全基因组单核苷酸水平上分析了蚂蚁的DNA甲基化与其社会等级分化之间的关系,发现许多在蚂蚁中保守的甲基化模式,并证实DNA甲基化调控对蚂蚁等级分化的重要作用。蚂蚁DNA甲基化与其社会等级分化之间的关系

但这项最新研究却指出这些研究采用了复合样品,也就是将一组蚁后的甲基化平均水平,与工蚁的甲基化平均水平进行比较,这并没有计算组群内方差。

当Kronauer研究组比较一种蚂蚁(Cerapachys biroi)多个样品之间的多个水平时,研究人员发现扮演不同角色的蚂蚁组群之间的甲基化水平差异并没有比同组间甲基化水平差异大多少。换句话说,一旦数据利用合适的统计进行检测,那么蚁后与工蚁之间的甲基化水平差异就会消失。

“我们不能肯定蚁后与工蚁之间是否存在甲基化差异,”Kronauer说,“但我们的研究说明了目前的证据尚不充分。”

(生物通:张迪)

原文摘要:

Robust DNA Methylation in the Clonal Raider Ant Brain

Social insects are promising model systems for epigenetics due to their immense morphological and behavioral plasticity. Reports that DNA methylation differs between the queen and worker castes in social insects [ 1–4 ] have implied a role for DNA methylation in regulating division of labor. To better understand the function of DNA methylation in social insects, we performed whole-genome bisulfite sequencing on brains of the clonal raider ant Cerapachys biroi, whose colonies alternate between reproductive (queen-like) and brood care (worker-like) phases [ 5 ]. Many cytosines were methylated in all replicates (on average 29.5% of the methylated cytosines in a given replicate), indicating that a large proportion of the C. biroi brain methylome is robust. Robust DNA methylation occurred preferentially in exonic CpGs of highly and stably expressed genes involved in core functions. Our analyses did not detect any differences in DNA methylation between the queen-like and worker-like phases, suggesting that DNA methylation is not associated with changes in reproduction and behavior in C. biroi. Finally, many cytosines were methylated in one sample only, due to either biological or experimental variation. By applying the statistical methods used in previous studies [ 1–4, 6 ] to our data, we show that such sample-specific DNA methylation may underlie the previous findings of queen- and worker-specific methylation. We argue that there is currently no evidence that genome-wide variation in DNA methylation is associated with the queen and worker castes in social insects, and we call for a more careful interpretation of the available data.

 


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