图形摘要
信用:DOI: 10
1016/j
devcel
2021
10
010 遗传性疾病以及癌症和心血管疾病可能与一种被称为基因组印记的现象有关，在这种现象中，只有母系或父系遗传的基因是活跃的
一个由慕尼黑技术大学、柏林马克斯·普朗克分子遗传学研究所和剑桥哈佛大学的科学家组成的国际研究小组
S
)现在已经研究了导致基因失活的机制
我们的细胞包含来自我们母亲和父亲的全部遗传信息
我们从每一个染色体中继承了23条含有我们DNA的染色体
因此，每个基因的两个拷贝都存在于我们的基因组中，一般来说，这两个拷贝都是活跃的
这样做的好处是，遗传自母亲或父亲的缺陷突变通常会被基因的另一个拷贝抵消
然而，对于大约1%的基因，只有从父亲或母亲那里遗传的基因是活跃的，而另一个基因是失活的，这种现象被称为基因组印记
治疗疾病的方法 博士解释说:“许多遗传和表观遗传疾病都与基因组印记有关，如贝克维斯-威德曼综合征、安格尔曼综合征和普拉德-威利综合征。”
丹尼尔·安德加森是TUM药理学和毒理学研究所独立初级研究小组的负责人
“如果健康的、失活的基因能够被重新激活，理论上就有可能补偿由活跃的、有缺陷的基因引起的并发症
" “但在开发未来的治疗方法之前，我们需要了解基本面，”教授表示
亚历山大·迈斯纳，MPIMG的导演
“近年来越来越清楚的是，基因组印记是由多种分子机制介导的
" 读取基因锁 在基因组印记中，要么是遗传物质的“包装”，要么是DNA本身被化学修饰
这些修改并没有改变基因信息，而是阻止了基因被读取
“这些是所谓的表观遗传机制，”安德加森说
“DNA可以被视为硬件，表观遗传学可以被视为负责调控基因的软件
“基因调控发生在身体的每个细胞中
所有的细胞都包含相同的遗传信息，但是根据器官的不同，不同的基因是活跃的
基因剪刀去掉了“关闭开关” 迈斯纳和安德加森在研究之初仍在哈佛大学进行研究
S
)连同博士
扎卡里·史密斯用老鼠来研究印迹背后的表观遗传机制
他们使用了被称为CRISPR-Cas9的分子生物学技术，这种技术起到了“基因剪刀”的作用，可以移除和插入DNA片段
科学家们移除了已知的表观遗传“关闭开关”，并观察失活的基因是否被重新激活
通过这种方法，他们能够将最重要的表观遗传“关闭开关”与印记基因联系起来
碳氢化合物分子使基因失去活性 事实证明，大多数基因是通过DNA甲基化失活的，DNA甲基化将碳氢化合物分子连接到遗传物质上
另一组基因被一组称为Polycombs的酶沉默
在胎盘中，一个额外的机制开始发挥作用:在这个组织中，一些基因通过化学修饰作为DNA结构支架的蛋白质而失活
微小但至关重要的区别 除了关闭单个基因的基因组印记，研究人员还研究了另一种现象
在女性细胞中，与男性细胞不同，女性细胞有两条X染色体，其中一条染色体在胚胎发育的早期就完全失活了
几乎所有哺乳动物都是如此，包括人类
安德加森说:“我们发现PRC2酶在X染色体的失活中起着重要作用，至少在胎盘中是如此。”
“一旦我们移除这种酶，沉默的X染色体就会被重新激活
“这一结果对于与X染色体相关的疾病可能具有重要意义，因为沉默基因的重新激活可以补偿功能失常的活跃基因
在TUM的一个后续项目中，Andergassen将研究心脏病是否也可能与表观遗传学有关，尤其是与女性体内不活跃的X染色体有关
“因为我们的表观遗传随着年龄的增长而改变，可以想象X染色体再次变得活跃，重复的遗传活动会产生负面影响，”研究人员说
通过他们的研究，该团队成功地提供了维持基因组印记的表观遗传机制的概述
安德加森说:“我们可以用三种已知的表观遗传机制来解释几乎所有的亲本特异性基因表达。”
“然而，我们对胎盘中的表达以及它是否在所有哺乳动物中相似知之甚少
需要进一步的研究来调查这些过程如何影响胎儿的发育
"
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