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高龄母亲当不得的另一原因:表观遗传变化影响胎盘发育

2016/01/27 来源:生物探索
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导读
研究人员发现,卵子中含有的表观遗传信息,会影响妊娠期间胎盘发育。在小鼠进行的研究表明,母亲的健康,甚至在怀孕前的状况,可能会影响她的胎儿的健康。并展示了对母亲的年龄如何影响胎盘发育的问题给出解释的可能。


表观遗传变化会不会影响下一代?通过什么样的机制起作用?一直是一个谜,也是科学研究的讨论热点。

我国学者在2013年的cell上揭示精子,而非卵子的DNA甲基化图谱可遗传给子代。而2014年中国科学院和北京大学在Cell Stem Cell发表了受精卵DNA去甲基化的重要机制。受精后,精子和卵细胞都会经历一系列DNA甲基化组的重编程,从而建立起早期胚胎的发育全能性。

那么母亲经历的表观遗传变化就不会影响下一代了吗?研究人员发现,卵子中含有的表观遗传信息,会影响妊娠期间胎盘发育。这是以前不受重视的。这一在小鼠进行的研究表明,母亲的健康,甚至在怀孕前的状况,可能会影响她的胎儿的健康,并展示了对母亲的年龄如何影响胎盘发育的问题给出解释的可能。

表观遗传信息不被编码在基因序列中,但对确定哪些基因表达或不表达是有决定性的。其中的一个途径就是通过基因甲基化。DNA甲基化标记在每个卵子在卵巢里发育的过程中即生成,受精后,其中一些标记是传给胎儿和胎盘。

在探讨胎儿发育的母体信息时,迄今为止的重点一直是一个小部分被称为“印记基因”的基因。然而,有近一千个基因组区域的甲基化通过卵细胞被传递到早期胚胎。研究者们探讨了这一类型的甲基化在胎盘发育中的重要性,这是在妊娠期一个重要的器官,他们的研究结果发表最新一期的Developmental Cell上。


“我们惊讶地发现,卵子中DNA甲基化在胎盘发育中比受精后起更大的作用,在胚胎期都是很重要的。”来自伦敦Queen Mary大学工作组组长Miguel Branco解释,“进化,似乎已经授予母亲通过对怀孕期间胎盘发育指导的能力,来控制他们的后代在怀孕期间的增长。

通过构建Dnmt3a/3b突变体,阻断小鼠卵子的甲基化,研究者发现在卵子发生过程中产生的甲基化是正确的胎盘发育的关键。而关键的胎盘调节因子Ascl2印迹,只有部分负责这些影响。特别是,该研究确定了几个涉及细胞的粘附和迁移的基因,由卵细胞甲基化所调节。具体来说,胎盘特异性DNA甲基化和Scml2的沉默相关。Scml2是一个Polycomb抑制复合物蛋白,在甲基化缺陷的胎盘中会让其丢失细胞粘附的功能(如图)。这两个基因对于胎盘发育,建立与母体组织的连接,以及支持胚胎发育都很重要。


“这对我们来说是一个令人激动的结果,”Babraham研究所的组长Myriam Hemberger说,“基因印记现象解释了一些原因,但我们的研究结果表明,甲基化在早期发育的重要性超出了基因印记。具体来说,母系遗传的DNA甲基化标记是对于胎盘的特殊的细胞粘附和侵袭性等属性是重要的,也确定了胎盘中所需要的细胞类型的正确的平衡。”

这项研究揭示了孕产妇在怀孕前的健康状况对胚胎潜在影响。

“我们知道,营养,环境和老化的影响在我们细胞中DNA甲基化的模式,包括卵细胞,”Babraham学院的表观遗传学计划负责人Wolf Reik介绍,“本研究提示的问题之一是与年龄有关的DNA甲基化变化可能和卵子质量的变化相关,随后影响到胚胎或胎盘发育。”

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