Cell：挑战常规！揭示表观遗传记忆跨代传递新机制

根据表观遗传学---研究可遗传的基因变化，其中这种基因变化并不是由我们的DNA直接编码的---的说法，我们的生活经历可能传递给我们的孩子和我们的孩子的孩子。对创伤事件存活者的研究已提示着遭受应激（exposure to stress）可能确实持续地影响子孙后代。但是这些表观遗传“记忆”是如何传递的呢？

在一项新的研究中，来自以色列特拉维夫大学的Oded Rechavi博士和他的团队精确地阐明让环境影响遗传“开启”和“关闭”的机制。他们揭示出决定哪些表观遗传反应（epigenetic response）会被遗传以及持续多长时间的规则。相关研究结果发表在2016年3月24日那期Cell期刊上，论文标题为“A Tunable Mechanism Determines the Duration of the Transgenerational Small RNA Inheritance in C. elegans”。

Rechavi博士说，“在此之前，人们一直认为一种被动稀释或衰减过程调控着表观遗传反应的遗传。但是我们证实存在一种主动过程调节着表观遗传反应的跨代遗传。”

应激代际传递

研究人员一直着重关注应激、创伤和其他环境暴露的影响如何在几年内传递给下一代。小RNA分子---调节基因表达的短RNA序列---是参与调控这种遗传的关键因子之一。Rechavi博士和他的团队之前鉴定出一种“小RNA遗传”机制，通过这种机制，RNA分子根据特定细胞的需要作出反应，而且还鉴定出它们在跨代传递时如何受到调控。

Rechavi博士说，“我们之前已证实线虫在遭受饥饿和病毒感染后能够将小RNA遗传给它们的后代。这些小RNA让它们的后代为类似的苦难作好准备。我们也鉴定出一种扩增可代际遗传的小RNA的机制，因此，这种表观遗传反应不会被稀释。我们发现酶RdRP是再生新的小RNA是所需的，而这种小RNA再生让这种表观遗传反应继续传递给下一代。”

科学家们之前已发现秀丽隐杆线虫的大多数可遗传的表观遗传反应仅仅只能传递几代。据此，科学家们猜测表观遗传影响只会随着时间的推移通过一种稀释或衰竭的过程逐渐消失掉。

Rechavi博士说，“但是，这一猜测忽略了这种过程不会简单地消亡相反还会受到调控的可能性。”他在这项研究中，利用靶向作用于绿色荧光蛋白编码基因（GFP）的小RNA处理 秀丽隐杆线虫，其中GFP是一种经常用于实验中的报告基因。“通过追踪可遗传的调节GFP的小RNA---这些小RNA抑制GFP表达，我们揭示出一种主动的可调整的能够‘开启’或‘关闭’的遗传机制。”

研究人员发现他们命名为“MOTEK（Modified Transgenerational Epigenetic Kinetics, 修饰的跨代表观遗传动态变化）”的特异性基因参与开启和关闭表观遗传跨代传递。

Rechavi博士说，“我们发现如何通过‘开启’和‘关闭’线虫用来调节基因的小RNA来操纵线虫中表观遗传反应的跨代遗传持续时间。这些开关是由可遗传的调节基因的小RNA与产生和传递可跨代遗传的这些小RNA所必需的MOTEK基因之间的反馈作用所控制的。”

“这种反馈决定着表观遗传记忆是否继续传递给后代，以及每种表观遗传反应将持续多长时间。”

一种全面的遗传理论？

尽管这项研究是针对线虫开展的，但是研究人员认为理解控制表观遗传信息对于包括人类在内的所有有机体构建一种全面遗传理论是至关重要的。
 

论文第一作者、Rechavi博士实验室博士生Leah Houri-Zeevi说，“我们如今正在计划研究MOTEK基因以便精确地知道这些基因如何影响表观遗传效应的持续时间。再者，我们正计划研究类似的机制是否也存在人类中。”