極性超顯性遺傳現象分子機制研究獲進展

 

2015年10月21日，《美國科學院院報》（PNAS）在線發表了模式動物所朱敏生實驗室及合作實驗室的最新研究成果「Regulation of DLK1 by the maternally expressed miR-379/miR-544 cluster may underlie callipyge polar overdominance inheritance」。南京大學博士研究生高雲倩、陳鑫為論文的第一作者，朱敏生教授為通信作者，南京師範大學陳華群教授等為合作作者。

在遺傳學上，雜合子的適應性有時比純合子更強，父母平平，有時後代卻很強，這就是遺傳學中所謂的超顯性（overdominance）遺傳現象；有時雜合子的適應性與其染色體親本來源有關，如強弱不同的父母，其後代可強，但父母雙方都強，後代會弱，這就是所謂極性超顯性（polar overdominance）遺傳現象。1983年在美國發現一種公羊（SolidGold），其臀部和其他部分肌肉十分發達，且具有獨特的極性超顯性遺傳現象，這就是後來著名的「美臀羊」（Callipyge）。有研究發現，美臀羊是由於DLK1-Dio3 印記區CLPG點突變引起的，只有突變來自於父親的雜合體才出現美臀表型。長期以來，這種遺傳規律吸引著遺傳學家們的廣泛關注，人們一直希望能闡明這種遺傳方式的分子機制，但始終未能成功。

DLK1-Dio3 印記區存在有一個miRNA簇（miR-379 cluster），研究人員推測母源miR-379簇可能是介導極性超顯性遺傳現象的關鍵分子。為驗證這一假設，作者以小鼠為模式動物，通過引入3個lox P位點的方法，成功敲除了含50餘個miRNA的小鼠基因簇，建立了穩定、純遺傳背景的基因敲除小鼠。該小鼠的臀大肌和其他肌肉都出現肥大、肌肉的快纖維比例增加，與美臀羊的肌肉特徵非常相似。研究還發現，小鼠肥大肌肉中的DLK1蛋白表達量明顯升高，miRNA329 （miR-379簇的成員）可以抑制其表達。鑑於DLK1具有促進肌肉肥大的功能，研究人員首先提出了一個美臀羊產生和極性超顯性的遺傳學模式 (如下圖)。 該模式的發現，不但首先證實了表觀遺傳對經典遺傳遺傳性狀具有直接調控作用，同時也為超顯性、甚至雜交優勢的分子機制研究提供了一個全新思路。（來源：南京大學）

 

 

 

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