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自然子刊综览
来源:中国科学报      作者:张笑      时间:2016-04-21 03:19      关键词:自然子刊综览

《自然—遗传学》


表观遗传学因素在肥胖遗传中起到关键作用


肥胖小鼠通过配子(精子和卵子)将表观遗传学因子传递给后代,从而让 后代更容易产生饮食性肥胖,在线发表于《自然—遗传学》上的一项研究得出上述结论。该研究揭示了在不受外界环境干扰的情况下,表观遗传学所能起到的直接影响。


除了将遗传信息以DNA的形式传递给后代外,父母辈同样也能将自身获得的一些表观遗传学变化传递到自身的遗传物质中,这些变化会影响基因表达但不改变DNA序列。流行病学与生物模型研究显示,个体产生肥胖症的风险是可以受表观遗传学因子的继承性影响而增加的。但是,科学家一直都不清楚,这种表观遗传学因子之所以能被后代所继承,是不是因为受到环境条件的影响,比如母亲在孕期或哺乳期的饮食习惯、存在于父亲精液中的一些分子或者父母身上其他的一些微生物等。


Peter Huypens、Johannes Beckers等人分别采用高脂肪、低脂肪和正常三种喂食方式连续六周喂养具有相同遗传条件的小鼠,结果发现采用高脂肪饮食喂养的小鼠如预期的那样,产生了肥胖症和葡萄糖不耐受。接着研究人员从所有的小鼠体内采集了精子和卵子,结合培养出了胚胎并将其移植入健康的代孕雌鼠体内,这样做的目的是为了将环境因素同只存在于精子和卵子中的表观遗传学因子分离开。由此培育出的后代被喂以高脂肪食物,结果发现,双亲均肥胖的小鼠在体重增加上比那些双亲中只有一个肥胖的小鼠要明显高很多,双亲均瘦弱的小鼠则是体重增加最少的。研究人员在葡萄糖不耐受上也观察到类似的规律,由此他们得出结论:在父母辈将肥胖和糖尿病遗传给后代的过程中,配子中的表观遗传学因子起到了很重要的作用。


《自然—化学生物学》


新技术可精确控制人体细胞内基因表达


《自然—化学生物学》在线报告了一种能够非常精确地控制人体细胞内基因表达的新技术。在该研究中,科学家使用一种可受特定光源控制的抑制剂,成功控制了基因表达所必需的一种酶的活性,为光遗传学领域的研究提供了首个重要技术手段。


光遗传学研究是指在特定位置、时间和剂量的光照射条件下,实现对细胞行为和生物功能的控制。但是,要成功实现对和基因表达有关的酶的控制,一直存在着难点。


在该研究中,Stephen Haggarty、Ralph Mazitschek等人设计出一种名为“表观遗传调节转录的光化学调控(COMET)”的方法来阻断组蛋白去乙酰化酶(HDACs)这种在DNA转录中起关键作用的酶的活性,该方法采用了以光照为作用开关的小分子NDACs抑制剂。他们发现,蓝光可以让HDACs失活,DNA转录调节也产生相应变化,将蓝光移走后,这些变化又可以逆转还原。通过光照的反复作用,研究人员实现了基因表达的快速调控。他们表示,利用光改变基因表达酶的活性,意味着一些与表观遗传调节缺陷有关的疾病比如神经退行性疾病或某些癌症,有了一种新的治疗方法。


《自然—神经科学》


研究发现与精神分裂症有关的单个关键基因


《自然—神经科学》在线报告了数个可导致精神分裂症和其他神经发育疾病风险增加的基因突变。这是科学家首次发现单个基因中存在与精神分裂症有关的罕见破坏性突变,但同一个基因内的多个相似突变是如何导致一系列相关但有所不同的疾病产生的,则还需要进一步研究才能弄清。


精神分裂症和相关疾病的产生是由一些相关的常见基因变化和罕见基因变化共同导致的,其中,常见基因变化对个体疾病的风险影响小,而罕见基因变化则对疾病风险影响较大,且这类基因变化有时只存在个别家庭或家人身上。最近针对上万名受试者的大规模研究发现了一百多个基因区域存在与精神分裂症有关的常见基因变化。但直到现在,还没有研究能够明确地从单个基因中找到影响该病风险的罕见基因变化。


Jeffrey Barrett等人对来自英国和芬兰的8534名受试者进行了与蛋白编码有关的基因区域的测序,其中有部分人患有精神分裂症。然后他们将测序结果与瑞典一项针对5074人的相同测序试验的结果以及一系列家族病史研究中共超过1078名精神分裂症患者的测序结果进行综合分析,最后发现了SETD1A基因,该基因可调节多个对基因表达起着控制作用的染色体的变化,而且SETD1A是在整个统计数据中的全基因组里唯一一个破坏性突变在精神分裂症患者体内的数量要多于没有精神分裂症的人的基因。SETD1A基因中的相似突变在其他45376名没有精神分裂症的受试者体内比较少见,而在另外4281名患有严重的发育疾病包括智力残疾在内的受试者体内则更常见。


(张笑/编译 更多信息请访问www.naturechina.com/st)


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