PNAS：挑戰(zhàn)常規(guī)！首次觀察到dsRNA直接進行代際傳遞

2016年10月20日訊 基因遺傳的基礎理論是眾所周知的：在繁殖期間，雙親傳遞各自一半的DNA給它們的后代。這種遺傳配方被認為含有一個新的有機體構建和操作它的機體所需的所有信息。

但是最近的研究已表明在一些物種中，親本的生活經(jīng)歷能夠改變它們的后代。營養(yǎng)不良、接觸毒素或者患病能夠導致親本的基因表達模式變化，而且在一些情形下，這些變化能夠傳遞到下一代。然而，導致這種效應---被稱作非基因遺傳（non-genetic inheritance）---的機制是一個謎。

在一項新的研究中，來自美國馬里蘭大學的研究人員提供一種令人吃驚的可能解釋。他們首次在秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）中觀察到雙鏈RNA（dsRNA）分子---能夠沉默細胞內(nèi)的基因的DNA近親---能夠直接由親本傳遞到后代。重要的是，在親本中dsRNA分子產(chǎn)生的基因沉默效應也在它們的后代中持續(xù)存在。這提示著作非基因遺傳機制可能比任何人所猜測的還要簡單。相關研究結果于2016年10月17日在線發(fā)表在PNAS期刊上，論文標題為“Extracellular RNA is transported from one generation to the next in Caenorhabditis elegans”。

論文通信作者、馬里蘭大學細胞生物學與分子遺傳學系助理教授Antony Jose說，“這是我們首次觀察到dsRNA分子進行代際傳遞。人們之前提出的假設就是dsRNA改變親本的遺傳物質，而且這種發(fā)生改變的遺傳物質被傳遞到下一代。但是我們的觀察結果提示著RNA直接跳過中間階段?！?/p>

Jose和他的團隊（包括Julia Marré和Edward Traver）將利用一種熒光標簽進行標記的dsRNA導入到秀麗隱桿線蟲的循環(huán)系統(tǒng)中。他們隨后觀察到這些熒光標記的dsRNA分子本身從親本的循環(huán)系統(tǒng)遷移進等待受精的卵細胞中。

在一系列令人吃驚的事件中，這些dsRNA分子中的一些不能夠沉默親本中的基因，這是因為這些dsRNA序列不與親本基因中的任何序列相匹配。但是當親本線蟲的后代獲得來自它的另一個親本的匹配性的基因拷貝時，這些dsRNA分子確實沉默這些后代中的基因。這提示著在一些情形下，dsRNA的基因沉默效應可能跳過整整一代。

Jose說，“我們觀察到dsRNA能夠進行代際傳遞是令人吃驚的。我們的結果為親本所處的環(huán)境如何能夠影響后代提供一種具體機制。但是觀察到一個親本能夠傳遞信息來沉默它不擁有的基因是更令人吃驚的?！?/p>

Jose和他的同事們未曾期待dsRNA在信息代際傳遞中發(fā)揮著如此一種直接的作用。Jose解釋道，鑒于很多病毒將dsRNA包括在它們的生命周期中，認為活細胞的自然防御系統(tǒng)會阻止dsRNA進入它的子細胞中是合理的。

Jose補充道，“它是非常令人吃驚的。人們常認為下一代會得到保護，但是我們正觀察到所有的這些dsRNA分子被傳遞到下一代。當卵細胞等待受精時，它們利用相同的機制來吸收營養(yǎng)物。下一代不僅獲得營養(yǎng)物，而且也會獲得信息?！?/p>

Jose和他的同事們希望更多地了解dsRNA跨代沉默基因的準確機制。

Jose說，“有跡象表明類似的事情可能在人體中發(fā)生。我們知道RNA存在于人血液中。但是，我們并不知道這些RNA分子來自何處，它們?nèi)ハ蚝翁幓蛩鼈兙_地做什么。我們的研究揭示出一種激動人心的可能性：它們可能是從親本傳遞到它們的后代的信息?！?/p>

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