基因并不决定一切:我们人类都继承了什么？

　　

   

   

图片:非活性DNA上的表观遗传标记(橙色和蓝色)。研究人员表示，表观遗传标签传递给后代的频率比之前认为的要高。

一项关于胚胎健康发育的驱动因素的根本性发现，可能会改写我们对从父母那里继承什么以及他们的生活经历会如何塑造我们的理解。这项新的研究表明，位于DNA之上的表观遗传信息通常会在两代人之间重置，从母亲传递给后代的频率比以前认为的要高。由澳大利亚墨尔本WEHI的研究人员领导的这项研究，极大地拓宽了我们对哪些基因具有从母亲传递给孩子的表观遗传信息，以及哪些蛋白质对控制这一异常过程至关重要的理解。
  

• 这项研究首次在母亲的卵子中发现了一种蛋白质，这种蛋白质可以调节对哺乳动物正常身体结构发育至关重要的一组基因的表观遗传。

• 虽然表观基因组会受到环境的影响，包括一个人的饮食和接触污染物的情况，但这些表观遗传变化很少会遗传。

• 这一发现改变了我们对遗传的理解，表明表观遗传可能比之前认为的发生得更频繁。

表观遗传学是一个快速发展的科学领域，它研究我们的基因是如何开启和关闭的，从而让一组遗传指令在我们的身体中创造出数百种不同的细胞类型。表观遗传的变化可能会受到环境变化的影响，比如我们的饮食，但这些变化不会改变DNA，通常不会从父母遗传给后代。虽然一小群“烙印”基因可以携带表观遗传信息跨越几代人，但到目前为止，很少有其他基因被证明受母亲的表观遗传状态的影响。这项新的研究揭示，母亲的卵子中提供的一种特定蛋白质可以影响驱动后代骨骼模式的基因。

首席研究员Marnie Blewitt教授说，最初的发现让团队感到惊讶。“我们花了一段时间来处理这个问题，因为我们的发现出乎意料，”WEHI表观遗传学和发展部的联合负责人Blewitt教授说。知道来自母亲的表观遗传信息可以对身体模式产生终身影响是令人兴奋的，因为它表明这种情况发生得比我们想象的多得多。这可能会打开潘多拉的盒子，让我们知道还有哪些表观遗传信息正在被遗传。”

这项研究由WEHI牵头，与莫纳什大学的副教授Edwina McGlinn和澳大利亚再生医学研究所合作，发表在Nature Communications。

惊人的发现  

这项新的研究集中在蛋白质SMCHD1上，这是Blewitt教授在2008年发现的一种表观遗传调控因子Hox 基因，对正常骨骼发育至关重要。Hox 在哺乳动物的胚胎发育过程中，基因控制着每一节脊椎的特性，而表观遗传调节器阻止这些基因过早被激活。

在这项研究中，研究人员发现，母亲卵子中SMCHD1的含量会影响卵子的活性Hox 基因和影响胚胎的模式。如果卵子中没有母体的SMCHD1，后代出生时骨骼结构就会改变。

研究报告的第一作者、博士Natalia Benetti说，这清楚地证明了表观遗传信息是从母亲那里遗传的，而不仅仅是一份DNA蓝图遗传信息。Benetti说:“虽然我们的基因组中有超过2万个基因，但只有150个印迹基因中的一个子集，以及极少数其他基因被证明能将表观遗传信息从一代传递到另一代。知道这也发生在一组基本基因上，这些基因从果蝇进化到人类，一直被保护着，这令人着迷。”

研究表明，卵子中的SMCHD1基因在受孕后只会持续两天，但会产生终身影响。

SMCHD1的变异与发育障碍Bosma arhinia microphthalmia综合征（BAMS）和面部肩胛肱肌营养不良（一种肌肉营养不良的形式）有关。研究人员表示，他们的发现可能会对携带SMCHD1变异的女性和她们未来的孩子产生影响。

WEHI的一项药物研发工作目前正在利用该团队建立的SMCHD1知识，设计治疗发育障碍的新疗法，如Prader Willi综合征和退行性障碍FSHD。

Maternal SMCHD1 regulates Hox gene expression and patterning in the mouse embryo