中国科学家揭示精子对遗传任务的新贡献
时间:2013年5月10日|作者:|来源:中国科学院
20世纪生命科学的迅速发展已经证明，遗传的物质载体是dna，dna序列可以稳定地从父母遗传给后代，使物种得以延续。
cell在5月9日以封面文章的形式报道了这一结果
然而，如果只是dna序列的遗传，很难解释为什么受精卵细胞可以发育成包含各种不同细胞、组织和器官的复杂的活体个体。
近20年的研究发现，表观遗传信息通过有序地开启和关闭基因表达来调控生物体的生长、发育和分化，而dna甲基化(5级胞嘧啶)是最重要的表观遗传信息之一。然而，目前很少有人知道脱氧核糖核酸甲基化模式是否能从父母传给后代，以及脱氧核糖核酸甲基化信息在早期胚胎发育中的调节作用。根据传统理论，父母双方的脱氧核糖核酸甲基仙王的日常生活化信息在受精后几乎被去除，不能遗传。这一理论一直缺乏高分辨率全基因组甲基化图谱的直接证据。
最近，中国科学院北京基因组研究所研究员刘江及其团队在表观遗传信息遗传研究方面取得了重大突破。该团队以斑马鱼为模型，发现了后代选择性继承父母而抛弃母亲的dna甲基化模式。这个理论有助于揭开从受精卵到个体发育的奥秘。5月9日，国际学术期刊《细胞》以封面文章的形式专门报道了相关研究成果。
斑马鱼与人类的遗传相似性高达85%，幼鱼胚胎透明，被公认为研究脊椎动物发育的模式生物。该研究小组用单碱基分辨率精确绘制了斑马鱼卵子、精子、6个早期胚胎和精囊的9个全基因组的甲基化图谱。通过大量数据分析和深度数据挖掘，发现斑马鱼精子和卵子的甲基化模式有很大不同，并进一步发现(如下图所示):
1.斑马鱼受精后，精子的甲基化模式由亲本保持。
2.母体基因保持了卵子的甲基化模式，直到第16个细胞阶段。然后，卵子的甲基化模式作为一个整体被丢弃并被重新编程。当胚胎发育到胚泡阶段时，母体的脱氧核糖核酸也变成了精子的甲基化模式。
3.精子甲基化模式的信息可以指导早期胚胎发育。
这项研究阐明了完全遗传自斑马鱼后代早期胚胎的精子的甲基化模式。之后，斑马鱼根据精子甲基化模式被重新编程，这仅限于局部区域的甲基化变化，从系统的黑科技网吧txt下载而分化成不同的细胞和器官。研究表明，在斑马鱼中，除了脱氧核糖核酸可以从父母转移到后代，精子的脱氧核糖核酸甲基化模式也可以遗传到后代，并用于指导早期胚胎发育。
这项研究推翻了早期胚胎发育主要由卵子决定的传统观点。过去，人们发现卵子非常大，富含蛋白质和核糖核酸，而精子非常小，只能携带一半的脱氧核糖核酸。因此，可以推断，决定早期发育的信息几乎都在卵子中。这项研究证明，脱氧核糖核酸甲基化来自精子。进一步的实验表明，在没有精子核的卵中加入精子核(孤雌生殖实验)可以产生胚胎发育，但是如果没有精子的核只是卵核或者再加入另一个卵核，无论如何刺激卵都能启动胚胎发育(孤雌生殖实验)，这些结果进一步证明精子所携带的信息在胚胎发育中起着不可或缺的作用。
研究结果证明，除了脱氧核糖核酸序列，脱氧核糖核酸甲基化模式也可以遗传。这一结果填补了空表观遗传学理论的空白，并将为干细胞及其转化医学的开发和应用提供理论基础。
参与本研究的还有合著者茨为民、副研究员、第一作者姜澜、糖人、王晶晶等。
本研究得到了中国科学院干细胞与再生医学试点项目、国家自然科学基金重大研究方向和科技部“973”项目的支持。
纸张链接:/abstract/s0092-8674(13)00517-5
文章来源：www.atolchina.com