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于文強(qiáng):生命變化之“序”——表觀遺傳學(xué)

 菌心說 2022-06-30 發(fā)布于北京

于文強(qiáng)教授

復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院

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春夏秋冬,年復(fù)一年,世間一切的生命都在有序地變化著。從總角到耄耋,自誕生到消亡,人似乎也如同世間萬物般有序前行。那么,究竟是什么推動(dòng)著生命有序變化?


人們往往把誕生之日作為生命起點(diǎn),事實(shí)上這僅僅是社會(huì)對(duì)其賦予的意義,早在精子和卵子結(jié)合的那一刻,它便成為世間獨(dú)一無二的新生命,但這里的“新”,又“新”在哪里?

究其根本,它一半來自父親,一半來自母親,這些“舊”的遺傳物質(zhì)共同構(gòu)成了這個(gè)“新”的生命。而即使是有著同樣遺傳物質(zhì)的兄弟姐妹之間,哪怕是同卵孿生雙胞胎之間,或多或少仍有所不同。這些不同正是來自受精卵發(fā)育過程中表觀遺傳的巨大變化,它通常包括各自獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的三個(gè)方面:DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA調(diào)控。這些變化隨著受精卵一天天成熟,不斷打磨這個(gè)嶄新的生命,這便是表觀遺傳為其賦予 “新”的意義。


當(dāng)新生命誕生,你可能會(huì)注意到這樣一個(gè)現(xiàn)象:他在某些方面像父親,而某些方面則更像母親,或是外表,或是性格。在19世紀(jì)60年代,遺傳學(xué)之父孟德爾給出了基因決定性狀的經(jīng)典遺傳學(xué)定律,一定程度上回答了這個(gè)問題。但是當(dāng)某種性狀在父母中有差異時(shí),父母的基因又會(huì)如何繼承和博弈?

研究發(fā)現(xiàn),后代中有的只表達(dá)父源的基因,而有的只表達(dá)母源的基因,這種只表達(dá)父源或母源的基因被稱為印記基因,這種現(xiàn)象也被稱為基因組印記。


基因組印記是一個(gè)重要的表觀遺傳學(xué)概念,它并沒有改變DNA序列,但可通過特異性沉默不同親本來源基因改變后代表型,拓寬了基因決定性狀這一基本認(rèn)識(shí)。當(dāng)印記基因表達(dá)被抑制時(shí),嬰兒可能會(huì)出現(xiàn)哺乳活動(dòng)虛弱或缺失進(jìn)而影響發(fā)育,也可能會(huì)出現(xiàn)體溫調(diào)控失常,對(duì)嬰兒的生命造成威脅。

父母的基因就如同天平的兩端,表觀遺傳像一只無形的手,平衡父母雙方基因,保護(hù)新生命茁壯成長。


不止幼年,在人的一生中,表觀遺傳時(shí)時(shí)刻刻都在影響著人們。一朝春盡紅顏老,少女們都渴望青春永駐,奈何歲月匆匆,毫不留情地在容顏上留下一條條皺紋。

有研究發(fā)現(xiàn),作為非編碼序列的microRNA似乎能夠留住時(shí)光。研究者發(fā)現(xiàn)microRNA的不同調(diào)控可以讓幼年線蟲的柔嫩皮膚變得又老又皺,而老年線蟲的皮膚又會(huì)變得又嫩又軟。

更令人感到神奇的是,microRNA在表觀遺傳調(diào)控中扮演著雙重身份:在細(xì)胞質(zhì)時(shí),它會(huì)抑制基因的表達(dá);當(dāng)位于細(xì)胞核時(shí),它又會(huì)激活基因的表達(dá)。如同一個(gè)硬幣的兩面,影響著人們的衰老乃至更多生命現(xiàn)象。

這正是表觀遺傳帶給我們的“力量”:我們可以通過行動(dòng)影響自己的基因表達(dá)進(jìn)而掌控自己的命運(yùn),即使它早已被刻在DNA上。


步入老年,癌癥,終究是一個(gè)人人都不想面對(duì)卻又逃不開的話題。在我們體內(nèi)有兩類癌癥相關(guān)的基因:促癌基因和抑癌基因。

在癌癥發(fā)生的時(shí)候,經(jīng)常看到,促癌基因高表達(dá),或是抑癌基因低表達(dá),究其根本還是兩者表達(dá)出現(xiàn)了失衡,而表觀遺傳則是影響這兩種基因表達(dá)的重要因素。如果表觀遺傳方面出了問題,促癌基因的表達(dá)很可能由此大大增加,最終導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。


從始至終,表觀遺傳就如同空氣,不被察覺,卻又不可或缺,它影響著我們的人生軌跡,大到生老病死,小到言行舉止,隨處可見它的身影。今日推送的“人類表觀遺傳學(xué)是否值得仔細(xì)研究”一文,對(duì)表觀遺傳的奧秘做了進(jìn)一步挖掘。


我們必須意識(shí)到,表觀遺傳相關(guān)研究其實(shí)遠(yuǎn)不夠深入,相關(guān)理論仍需要揚(yáng)棄,未來也需要全新的理論指導(dǎo)。我們相信,表觀遺傳對(duì)于生命的意義,隨著研究的深入,也變得越發(fā)深遠(yuǎn)。


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