eLife解讀!母親如何以多種方式在後代機體中留下印記影響其機體健康?

2020年11月29日 訊 /生物谷BIOON/ --日前，一篇發表在國際雜誌eLife上題為「Smchd1 is a maternal effect gene required for genomic imprinting」的研究報告中，來自澳大利亞沃爾特與伊麗莎-霍爾研究所等機構的科學家們通過研究發現，母親的愛撫或會留在孩子機體的基因中。研究者表示，母親會以多種方式在孩子身上留下印記，其中一種名為SMCHD1的蛋白或許就參與到了這種「印記」形成的過程中。

SMCHD1蛋白能夠關閉特定基因的表達並改變細胞的行為，最新研究揭示，當卵細胞與精子受精時，卵細胞中的SMCHD1會停留在發育中的胚胎中，並能關閉至少10個不同基因的表達，同時還會影響胚胎的發育，最終潛在對後代產生終身性的影響。研究者Wanigasuriya說道，我們遺傳了父母所有的基因，有一些基因在後代機體中表現並不同，這取決於其是從父親還是從母親那裡繼承來的，這種現象就被稱為「基因組印記」（genomic imprinting），其在一些遺傳性疾病中也會出現。

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基因組印記的發生通常是因為DNA上的表觀遺傳標記影響了基因被使用的方式，當精子與卵子結合時，兩個細胞的DNA都會從父母機體上攜帶表觀遺傳標記到孩子身上，在某些情況下這些標記往往與後代機體的長期健康有關；眾所周知，卵細胞中的蛋白質能夠在早期胚胎發育階段幫助保護這些印記基因，因此這些卵細胞蛋白質或許會對胚胎的健康產生長期或短期的影響。研究者Blewitt的團隊一直對SMCHD1蛋白進行研究，該蛋白能利用表觀遺傳學修飾來關閉或沉默特定基因的表達，這項研究中，我們調查了是否來自母親的SMCHD1蛋白能被轉移到新形成的胚胎中，而且這如何影響印記基因的表達。

利用先進的顯微鏡來追蹤螢光標記的SMCHD1蛋白，研究人員觀察到，來自母體的SMCHD1蛋白在胚胎內至少5次細胞分裂期間都會持續存在，該蛋白會改變印記基因的表達，從而就可能會在後代中留下持續的影響。研究者Gouil表示，這項研究揭示了早期胚胎發育的一個關鍵時間窗口，在此期間，來自母親機體的SMCHD1蛋白能夠沉默靶向基因的表達。研究者表示，利用先進的新型基因組分析技術，我們就能夠在早期胚胎中識別出被母源性SMCHD1蛋白關閉的10個基因，這是研究人員首次發現來自卵細胞的SMCHD1蛋白在印記過程中扮演著關鍵角色。

雖然研究人員發現的影響是非常微妙的，但如今我們知道，早期胚胎發育過程中發生的事件或會對機體健康產生長期的影響，除了擴展對基因組印記的理解外，本文研究還能幫助我們闡明父母影響後代機體健康的多種方式。本文研究還有助於幫助解釋最近發現的SMCHD1蛋白在特定疾病中所扮演的關鍵角色，包括Prader-Willi症候群（PWS）和Bosma arhinia小眼症候群（BAMS）等發育障礙，以及面頸肱肌萎縮症（FSHD）（肌肉萎縮症的一種形式）。

最後研究者表示，在早期胚胎中研究SMCHD1蛋白或能揭示該蛋白所沉默的新型基因靶點，或許就能解釋SMCHD1活性的改變如何誘發疾病，目前研究人員正在深入研究設計新型療法治療發育和退行性疾病，相關研究擴展了我們理解這些新型候選藥物影響機體基因表達的視野和維度。（生物谷Bioon.com）

參考資料：

【1】Iromi Wanigasuriya，Quentin Gouil，Sarah A Kinkel，et al. Smchd1 is a maternal effect gene required for genomic imprinting， eLife (2020). DOI： 10.7554/eLife.55529

【2】Mother's touch lingers in her child's genes

by Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research