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生物学家首先观察基因沉默RNA的直接遗传

遗传基因的基础知识是众所周知的:父母在繁殖期间各自将一半的DNA传递给后代。这种遗传配方被认为包含了新生物体构建和操作其身体所需的所有信息。但最近的研究表明,在某些物种中,父母的生活经历可以改变他们的后代。缺乏食物,暴露于毒素或受疾病影响可导致父母基因表达模式发生变化,在某些情况下,这些变化可传递给下一代。然而,导致这种效应的机制 - 被称为非遗传性遗传 - 是一个谜。

生物学家首先观察基因沉默RNA的直接遗传

马里兰大学的新研究提供了令人惊讶的可能解释。发育生物学家第一次观察到双链RNA(dsRNA)的分子 - 一种可以使细胞内基因沉默的DNA的近亲 - 直接从蛔虫 Caenorhabditis elegans的父母传给后代。重要的是,dsRNA分子在父母中产生的基因沉默效应也持续存在于其后代中。

这项工作于2016年10月17日发表在“ 美国国家科学院院刊”的在线早期版本中,表明非遗传性遗传的机制可能比任何人所怀疑的都要简单。

“这是我们第一次看到dsRNA分子从一代传递到下一代,”UMD细胞生物学和分子遗传学系助理教授,该研究的资深作者Antony Jose说。“假设dsRNA改变了亲本的遗传物质,这种改变的遗传物质被传递给下一代。但我们的观察结果表明RNA正在切断中间人。”

Jose和他的团队,包括研究生和主要作者JuliaMarré和前研究技术员Edward Traver,将标有荧光标记的dsRNA引入了线虫蠕虫的循环系统。然后他们观察到这些荧光RNA分子从父母的循环系统物理移动到等待受精的卵细胞。

在一个令人惊讶的转折事件中,一些dsRNA分子不能沉默亲本中的基因,因为dsRNA序列与任何亲本基因都不匹配。但当新蠕虫从其他亲本获得匹配基因的拷贝时,dsRNA分子确实在后代中沉默基因。这表明,在某些情况下,dsRNA的基因沉默可能能够跳过整整一代。

“令人震惊的是,我们可以看到dsRNA跨代的边界。我们的结果为一代人的环境如何影响下一代提供了一个具体的机制,”何塞说。“但是,看到父母可以传递信息来沉默它没有的基因,这是令人倍感惊讶的。”

何塞和他的同事们并不认为dsRNA会在跨代传播信息方面发挥如此直接的作用。Jose解释说,由于dsRNA因子进入许多病毒的生命周期,因此可以合理地假设活细胞的天然防御能够阻止dsRNA入侵下一代。

“这是非常令人惊讶的。人们会认为下一代将受到保护,但我们看到所有这些dsRNA分子都被倾倒到下一代,”何塞补充道。“卵细胞使用相同的机制吸收营养,因为它们准备施肥。下一代不仅获得营养,而且还获取信息。”

Jose和他的同事希望更多地了解dsRNA在多代中沉默基因的确切机制。

“有迹象表明人类可能会发生类似的事情。我们知道RNA存在于人体血液中。但是,我们不知道RNA分子的来源,它们的去向或者它们正在做什么,“何塞说。“我们的工作揭示了令人兴奋的可能性 - 他们可能是父母给后代的信息。”

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