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Mol Cell:父亲的饮食或会影响精子的表观遗传修饰 进而影响后代机体健康

来源:本站原创 2020-04-05 15:43

2020年4月5日 讯 /生物谷BIOON/ --当父母摄入低蛋白或高脂肪饮食时,就可能会导致其成年子女机体发生代谢紊乱,近日,一项刊登在国际杂志Molecular Cell上的研究报告中,来自日本理化研究所的科学家们通过对小鼠进行研究揭开了隐藏在这种现象背后的关键“选手”和分子事件。健康和疾病的发生起源是一门思想学派,其重点关注的是,当儿童成年后,诸如压力和饮食等父母源性因素如何影响后代疾病的发生。

图片来源:CC0 Public Domain

有实验证据表明,影响父母的环境因素会在重塑后代整个生命周期中的健康上扮演着关键角色,特别是,父母源性低蛋白饮食就被认为与后代代谢性疾病的发生直接相关,比如糖尿病。这种现象被认为是通过表观遗传学来进行调节的,表观遗传学修饰是一种可遗传的改变,即开启和关闭基因的表达,但并不会实际影响个体机体的DNA,然而直到现在,研究人员依然并不清楚背后的分子细节。

这项研究中,研究人员通过研究发现,名为ATF7的特殊蛋白对于代际效应(intergenerational effect)非常重要,ATF7作为一种转录因子,能够调节基因表达的开启和关闭。这项研究中,研究人员给予雄性和雌性小鼠喂食正常饮食或低蛋白饮食,随后让其进行交配,随后比较两种饮食模式下雄性成年后代小鼠机体中基因表达的情况,结果发现,小鼠后代机体肝脏中数百种基因的表达发生了改变,其中许多基因参与到了胆固醇调节过程中;然而当研究者使用缺失ATF7一个拷贝的遗传工程化小鼠进行研究后,他们发现,后代机体的基因表达状况与正常饮食的小鼠父母所孕育的后代基因表达状况并没有任何区别。

相关研究结果表明,雄性小鼠的饮食会影响后代机体的健康,由于雄性小鼠并不会影响怀孕雌性小鼠体内的后代健康,因此研究者认为,最有可能的情况就是,在小鼠受孕前雄性小鼠机体的精子或许就已经发生了表观遗传学改变,而ATF7在表观遗传学修饰过程中扮演着非常关键的角色。

基于这种逻辑,研究人员通过研究发现了由ATF7所控制的精子细胞中的特殊基因,其中包括对于肝脏中脂质代谢和胆固醇产生非常关键的基因等,实验结果表明,当父亲摄入低蛋白饮食时,ATF7就会变得松散,不再能与这些基因相结合,反之就会减少对组蛋白的特殊修饰,而其所产生的效应就是这些精子细胞的基因会被开启,而不是在正常情况下被关闭表达,最让研究人员惊讶和激动的发现就是,父源性低蛋白饮食所诱发的表观遗传学改变能在精子发生过程中一直保持在成熟的精子中,并传递给下一代。

利用小鼠模型进行研究,研究人员或解释了健康和疾病理论发生起源过程中的分子事件,以及会引发儿童生活方式相关疾病的营养状况,比如糖尿病发生等。此外,研究人员还希望能通过测定父源性精子细胞中已鉴别基因的表观遗传学改变来预测下一代机体所可能出现的代谢改变,最后研究者希望,人们(尤其是营养不良的人群)在计划孕育下一代时一定要注意饮食,本文研究结果表明,高蛋白低脂饮食模式是最健康的方式,其对于男性精子以及后代机体的健康至关重要。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Keisuke Yoshida, Toshio Maekawa, Nhung Hong Ly, et al. ATF7-Dependent Epigenetic Changes Are Required for the Intergenerational Effect of a Paternal Low-Protein Diet, Molecular Cell (2020). DOI:10.1016/j.molcel.2020.02.028

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