發(fā)現(xiàn)表觀遺傳

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生命“涂抹”的色彩也可傳代

“生命之書”擁有眾多編碼各種蛋白質(zhì)的基因，生物體必須精準(zhǔn)地控制這些基因，以便在需要時制造出特定的蛋白質(zhì)。為此，生命在基因到蛋白質(zhì)合成的過程中增加了一個中間步驟，稱為“轉(zhuǎn)錄”——把基因的堿基序列之信息轉(zhuǎn)錄到一條稱為“信使RNA”（mRNA）的堿基序列之上，然后用mRNA作為模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。也就是說，生命通過轉(zhuǎn)錄方式選擇性地“閱讀”基因。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，DNA上的許多堿基序列通常被化學(xué)基團(tuán)修飾，其中最常見的是甲基化修飾。而DNA甲基化修飾的主要功能正是促進(jìn)或抑制某個基因的轉(zhuǎn)錄活動。由于DNA堿基序列上的化學(xué)修飾通常受到機(jī)體內(nèi)外環(huán)境的調(diào)節(jié)，這就成了生命響應(yīng)環(huán)境變化來控制基因轉(zhuǎn)錄的重要手段。

最重要的是，這些控制基因轉(zhuǎn)錄活動的化學(xué)修飾往往可以通過細(xì)胞分裂的過程，傳遞給子代細(xì)胞。顯然，在這一過程中，DNA堿基序列本身并沒有發(fā)生改變。人們把這種在DNA堿基序列上的化學(xué)修飾信息傳遞現(xiàn)象稱為表觀遺傳，并由此產(chǎn)生了一門新學(xué)科：表觀遺傳學(xué)。

如果把DNA堿基序列的各種化學(xué)修飾比喻為不同的顏色，那么“生命之書”就不再是最初人們認(rèn)識到的單色印刷本，而是一本五顏六色的彩色圖書——不僅用堿基序列寫出的“文字”可以被復(fù)印和傳遞，用化學(xué)基團(tuán)涂抹在這本“書”里的各種“顏色”也可以被復(fù)印和傳遞。

經(jīng)典遺傳學(xué)觀點認(rèn)為，生命只采用多核苷酸鏈上的堿基序列保存和傳遞所有可以遺傳的信息，且只有DNA堿基序列上發(fā)生的改變才能夠遺傳給下一代。而環(huán)境等外部因素導(dǎo)致的個體性狀之改變，不論好壞，都不會遺傳給后代。

比如，個體因膳食不平衡導(dǎo)致的肥胖是不會遺傳給后代的。也就是說，個體在身體內(nèi)建了一道無形的“墻”，機(jī)體在環(huán)境作用下后天所獲得的性狀信息，無法隔“墻”傳遞到其生殖細(xì)胞的DNA序列上，因此后代是不會受到親代生存環(huán)境之影響。而表觀遺傳現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅打破了堿基序列是生命遺傳活動唯一載體的教條，而且一系列研究證明，表觀遺傳信息在某些情況下可以從親代遺傳給子代。

由此可見，表觀遺傳活動把生命的開放性提升到了一個新的高度，使得從外部環(huán)境獲得的信息通過表觀遺傳修飾與機(jī)體內(nèi)的DNA堿基序列上的信息進(jìn)行整合，不僅能夠影響個體當(dāng)下的生理和病理活動，還能夠傳遞給下一代。

（吳家睿，中國科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員）

來源：基因谷

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