《科學》:親源基因表達在不同成長期可動態調節

2021-01-16 科學網
《科學》:親源基因表達在不同成長期可動態調節 有助於人們了解父母雙方基因在子代不同發育成長階段的不同影響

 

美國科學家研究發現,親源基因在大腦發育過程及成人階段有著極為複雜的表達方式。母系大腦遺傳基因在大腦發育階段優先表達,而在成人階段,情況則發生了根本的轉變,父系基因將起決定性的作用。該研究成果發表在近日出版的《科學》(Science)雜誌上。

 

人體內印跡基因數量遠遠超過想像

 

基因組是由母系和父系染色體構成。基因印跡也稱作基因組印跡、配子印跡或親源印跡,是近年來發現的一種不遵從孟德爾定律的依靠單親傳遞某些遺傳學性狀的現象,也就是某些基因呈親源依賴性的單等位基因表達,其另一等位基因不表達或表達極弱,仿佛這些基因的不同親本來源的一對等位基因上帶有某種可供識別的印跡。具有這種現象的基因被稱為印跡基因。

 

由哈佛大學分子和細胞生物學系主任凱薩琳·杜拉克及其實驗室的博士後研究員克裡斯託夫·格雷格所領導的研究小組,對15天小鼠胚胎及成年小鼠大腦進行的研究表明,約四分之一的大腦區域為印跡基因表達熱點,這些區域與進食、交配、疼痛感、社交及動機性行為相關。

 

利用全基因組測序的方法,對小鼠大腦分析的結果發現,已知的與小鼠大腦相關的1300多個基因,在不同階段會表現出對父系和母系基因的不同偏好。此前人們僅知道人體內大約有不到100個印跡基因,而與大腦相關的印跡基因為45個。該研究表明,印跡基因在人體內的數量可能遠遠超過人們的想像。

 

哈佛大學大衛·黑格及喬治·普特南教授對一些罕見的大腦遺傳性疾病的分析顯示,在童年期,某些特定的母系和父系基因會發生衝突。有研究表明,胎兒發育過程中存在母系父系基因競爭現象。在胎兒發育時期,父系基因具有促進胎兒對母系基因需求的作用,並會導致胎兒過度生長,而母系基因在此階段的作用與父系基因相反。

 

父系和母系基因在不同階段影響不同

 

該最新研究顯示,胎兒大腦的61%印跡基因源於母系,表明母系印跡基因影響大腦發育。成年之後,該比例翻轉。成人皮質和下丘腦約70%的印跡基因來自父系,說明父系基因影響成年子女的大腦功能。

 

這項新的研究工作加深了人們對母系和父系基因內部衝突時間表的理解。在胚胎發育期間以母系基因為主。童年期,母系和父系基因為競爭關係。成年後,父系基因佔據主導地位。

 

數據還顯示,父系和母系基因在大腦發育及成年後的不同時期,基因表達具有高度動態調節特性,且父系和母系基因對不同大腦區域的影響也與人們此前的預料有很大的區別。

 

杜拉克及其同事在《科學》網絡版上還報告,母系與父系的X染色體對女性大腦皮質表達也存在不同偏好,表明母系基因通過X-連鎖對成年女兒的大腦功能具有一定的影響。這一研究也表明,基因表達存在對母系和父系基因的不同偏好,性別差異會影響大腦功能以及疾病易感性。

 

科學家認為,這項新的研究成果有助於人們了解父母雙方的基因如何以最低成本向子代轉移基因,從而更有利於子代的發展等基因組印跡問題。同時,通過認識到父系和母系基因在子代不同發育成長階段的不同影響和作用,也有助於科學家理解親源基因之間的競爭關係。

 

 

 

 

特別聲明:本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要,並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站註明的「來源」,並自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜,請與我們接洽。

相關焦點

  • HLA等位基因特異性表達動態變化
    HLA等位基因特異性表達動態變化 作者:小柯機器人 發布時間:2020/2/21 16:26:41 美國哈佛醫學院Soumya Raychaudhuri
  • 科學家建立一種基因表達動態示蹤的新技術
    該研究通過內源基因的啟動子驅動sgRNA(single-guide RNAs)表達,結合SPH-OminiCMV(CRISPR-activatorSuntag-P65-HSF1 and OminiCMV-mCherry)螢光報告系統,成功實現低豐度基因和lncRNAs(Longnon-coding RNAs)基因表達的動態示蹤。
  • Nature Cell Biology:一種基因表達動態示蹤的新技術
    該研究通過內源基因的啟動子驅動sgRNA(single-guide RNAs)表達,結合SPH-OminiCMV(CRISPR-activator Suntag-P65-HSF1 and OminiCMV-mCherry)螢光報告系統,成功實現低豐度基因和lncRNAs(Long non-coding RNAs)基因表達的動態示蹤。
  • 腦智卓越中心關於基因表達動態示蹤的新技術獲進展
    2021年1月5日,Nature Cell Biology在線發表了研究論文《通過內源性啟動子驅動的sgRNA監測低豐度轉錄本和lncRNAs的表達》,該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室研究員楊輝研究組和研究員周海波研究組合作完成。
  • 腦智卓越中心關於基因表達動態示蹤的新技術研究—論文—科學網
    研究通過內源基因的啟動子驅動sgRNA(single-guide RNAs)表達,結合SPH-OminiCMV(CRISPR-activator Suntag-P65-HSF1 and OminiCMV-mCherry)螢光報告系統,實現低豐度基因和lncRNAs(Long non-coding RNAs)基因表達的動態示蹤,建立了一種通用的內源基因轉錄門控系統,為活細胞中實時標記低表達基因和lncRNAs
  • NCB|楊輝/周海波組開發新型基因表達動態示蹤技術
    該研究通過內源基因的啟動子驅動sgRNAs(single-guide RNAs)表達,結合SPH-OminiCMV(CRISPR-activator Suntag-P65-HSF1 and OminiCMV-mCherry)螢光報告系統【6】,成功實現低豐度基因和lncRNAs基因表達的動態示蹤。
  • 腦科學日報:性別差異對基因表達的影響;同情心可抑制生理性疼痛
    1,生而不同:Science論文揭示性別差異對不同人體組織基因表達的影響  來源:小柯生命  Stranger、Meritxell Oliva等研究人員合作揭示性別對不同人類組織中基因表達的影響。相關論文發表在2020年9月11日出版的《科學》雜誌上。  研究人員通過基因型組織表達計劃(GTEx,v8)調查了44個人類組織來源的基因表達以及基因表達的遺傳調控中的性別差異。研究人員證明性別影響整個人體組織樣本的基因表達水平和細胞組成。
  • 【學術前沿】楊輝/周海波組開發新型基因表達動態示蹤技術實時標記...
    該研究通過內源基因的啟動子驅動sgRNAs(single-guide RNAs)表達,結合SPH-OminiCMV(CRISPR-activator Suntag-P65-HSF1 and OminiCMV-mCherry)螢光報告系統【6】,成功實現低豐度基因和lncRNAs基因表達的動態示蹤。
  • 細胞核結構調節對基因表達作用
    (封面圖片:兩個雌激素反應基因 儘管轉錄機器複合物(transcriptional machinery)已經在分子水平上得到了極大程度的分解,但是目前對於通過調節細胞核中染色體組織的三維空間結構,從而實現各種不同信號的整體轉錄應答過程尚不清楚。
  • 愛他美奶粉親源配方解析
    想知道答案的媽媽不妨來看看親源配方的詳細解析。愛他美奶粉延承母公司的歐洲領先科研, Pronutra+™親源™配方集採多項專利科研成果,為寶寶提供更好的營養助力。  愛他美奶粉Pronutra+™親源™配方   寶寶的營養需求並非恆定不變,愛他美奶粉針對寶寶在不同階段所需營養設計Pronutra+™親源™配方,從口味、含量、
  • 單細胞轉錄組揭示人類胚胎腸道發育過程中自噬相關的基因動態表達
    自噬在人類健康和疾病中起著至關重要的作用,它調節組織發育、細胞分化和穩態等生物學過程。最近的研究表明,自噬在胃腸道生長和擴張中發揮重要作用,並且可能成為胃腸道惡性腫瘤新的治療靶點。然而,在人類胎兒胃腸道發育過程中自噬的動態變化從未在單細胞水平上進行過系統的研究。
  • 德國進口奶粉愛他美 親源配方呵護寶寶快樂成長
    奶粉的配方是否科學是衡量一款配方奶粉好壞的重要指標,也是判定品牌科研實力的重要參考。進入中國以來,德國進口奶粉愛他美一直專注於寶寶天生營養所需,採用Pronutra+TM親源TM配方,從配比、含量、口味多方面滿足不同年齡段寶寶成長發育所需營養,呵護寶寶快樂成長。
  • 曹俊越博士等開發研究大量單細胞基因表達動態分析技術
    責編丨兮在生命的產生或者疾病的發育過程中,我們身體裡的每一個細胞都在經歷分子和功能層面的動態變化。雖然目前高通量單細胞測序技術的快速發展使我們可以同時研究上百萬個細胞的基因表達特徵,這些技術依然局限於描述細胞的靜態狀態而忽略了動態變化。相反,延時顯微鏡可以通過實驗測量細胞的動態轉變,但僅限於研究培養皿中少數細胞中的少數標記基因,因此可能不足以解釋許多生物系統的複雜性。
  • 《科學》:充滿差異的單細胞蛋白表達
    然而最近的研究卻發現,看起來完全相同的單個細胞實際上表達水平完全是隨機的,存在著巨大的個體差異,科學家稱之為「噪音」。科學家們在研究單細胞生物體的「噪音」時發現,即使是基因完全相同的細胞其行為也是完全不同的。測量不同生物體內的蛋白表達噪音可以幫助科學家們了解生命的演化和功能。 哈佛大學化學與生物化學系謝曉亮小組最新的研究成果將該領域帶入了一個新的高度。
  • 新華社:最新報告顯示,我國基因行業正處在高速成長期
    編輯 | Barney  關鍵詞 | 基因行業報告圖上:新華社報導截圖(來源/新華社客戶端北京頻道)圖下:《2021基因行業藍皮書》封面(來源/基因慧)新華網北京2月2日電(記者李斌) 近日,由第三方研究機構基因慧研究院聯合14家機構編撰的《2021基因行業藍皮書
  • 基因是如何被調節的?—新聞—科學網
    瑞士日內瓦大學遺傳學家、項目團隊成員Emmanouil Dermitzakis說,這項耗資1.5億美元的項目研究了數百名最近去世的人的50多種組織,在近日發表在《科學》《科學進展》《細胞》等期刊的論文中,GTEx項目研究人員介紹了對這些數據的最終分析。 這些論文構成了迄今為止影響基因表達變異的最全目錄。
  • 愛他美奶粉親源™配方 助力寶寶健康成長
    愛他美奶粉延承母公司達能-紐迪希亞在嬰幼兒配方奶粉領域的先進科研成果,採用針對寶寶不同發育階段所需營養設計Pronutra+™親源™配方,從配比、含量和口味全方位貼合寶寶天生營養所需,助力寶寶健康成長。
  • 多功能基因調節強力工具——核酸海綿可全面優化合成基因線路設計
    ,不僅可以簡單、有效地調節基因表達,還能降低因異質蛋白過量表達而造成的細胞負荷(圖1)。該研究中的人工合成核酸海綿由轉錄因子作用的啟動子(promoter)序列或操縱子(operator)序列構成,人工合成基因線路由輸入響應模塊(input sensing module),可選的信號處理模塊(signal processing module)和輸出模塊(output module)構成。該研究由簡到繁,以四類人工合成基因線路為例,研究了核酸海綿的基因表達調節能力。
  • 新技術實現對單細胞中基因表達動態的表徵
    新技術實現對單細胞中基因表達動態的表徵 作者:小柯機器人 發布時間:2020/4/19 23:10:24 2020年4月13日,《自然—生物技術》雜誌在線發表了美國華盛頓大學Jay Shendure
  • PNAS:科學家發現組蛋白修飾可控制基因的表達
    2013年8月7日 訊 /生物谷BIOON/ --通過在酵母中研究基因功能,近日,來自賓州州立大學(Penn State University)等處的研究者通過研究發現,組蛋白的修飾可以控制是否一個基因被允許發揮功能,這對於維持基因的表達潛力非常重要,以便來確定未來細胞的行為;相關研究刊登於國際著名雜誌PNAS上。