惊人发现:母亲可控制胚胎的基因活性
生物通 · 2015/12/24
在青蛙开始发育的时候,青蛙胚胎并不能完全控制它们将要打开或关闭哪些基因——而是它们的母亲,通过卵细胞中特定的蛋白质做到了这一点。12月18日,荷兰内梅亨大学的分子发育生物学家在《Nature Communications》公布了这些研究结果。


在青蛙开始发育的时候,青蛙胚胎并不能完全控制它们将要打开或关闭哪些基因——而是它们的母亲,通过卵细胞中特定的蛋白质做到了这一点。12月18日,荷兰内梅亨大学的分子发育生物学家在《Nature Communications》公布了这些研究结果。

青蛙胚胎不仅能接收来自母亲的基因信息,而且还接收关于“如何使用这些DNA”的指令说明。这就是内梅亨大学分子生命科学研究所的分子发育生物学家Saartje Hontelez及其同事的发现。长期以来,科学家们认为,基因调控是不可遗传的。

母亲的工具

母亲的影响究竟是如何起作用的?Hontelez解释道:“母亲会传递各种各样的工具,例如蛋白质和RNA,控制胚胎的基因调控。因为这些工具是非常特殊的,所以胚胎的可能性是有限的。关于“哪些基因可以被打开,而哪些基因不能被打开”,母亲设定了严格的界限。只有第十二次细胞分裂之后,胚胎才可以产生它自己的RNA,从而对基因调控有一定的影响。但是这个过程在很大程度上仍然还是由母亲控制的,直到在胚胎发育过程很久以后。

惊人之处

研究人员称:“母亲所产生的影响,数量大的让我们吃惊。我们一直认为,基因调控是不可遗传的,因此认为是胚胎控制着它。但是,当我们关闭了胚胎的RNA生产以后,让我们惊讶的是,这却没有什么影响。这不仅是早期胚胎发育过程中重要基因的情况,而且是在很久以后的器官形成期。这很清楚地表明,母亲负责胚胎发育的早期阶段,在很久以后她的影响仍然是强烈的。”

快速发育

在这项研究中,Hontelez和她的同事研究了西方爪蟾(非洲爪蟾)的胚胎,因为它们的胚胎发育发生的非常迅速:从受精时刻到胚胎RNA生产开始之间,只有六个小时。并进行了比较,二十四小时后,哺乳动物的胚胎开始产生它们自己的RNA。

Hontelez解释说:“当你考虑一只青蛙所产的卵的数量,以及有多少卵成功地发育成青蛙,不足为奇的一点是,胚胎是从它们的母亲那里中获得了一些帮助。这是一个预定编程的系统,确保早期胚胎发育通常是成功的。现在,这些结果可以与老鼠、甚至是人类的发育相提并论吗?是的,它们可能是大致相同的。最大的区别在于,哺乳动物的胚胎在第一次细胞分裂后开始产生它们自己的RNA。但是到那一刻的时间比青蛙要长得多。值得一提的是,参与建立表观基因组的基因,都与人类癌症有关。”

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