eLife解读！母亲如何以多种方式在后代机体中留下印记影响其机体健康？

2020年11月29日 讯 /生物谷BIOON/ --日前，一篇发表在国际杂志eLife上题为“Smchd1 is a maternal effect gene required for genomic imprinting”的研究报告中，来自澳大利亚沃尔特与伊丽莎-霍尔研究所等机构的科学家们通过研究发现，母亲的爱抚或会留在孩子机体的基因中。研究者表示，母亲会以多种方式在孩子身上留下印记，其中一种名为SMCHD1的蛋白或许就参与到了这种“印记”形成的过程中。

SMCHD1蛋白能够关闭特定基因的表达并改变细胞的行为，最新研究揭示，当卵细胞与精子受精时，卵细胞中的SMCHD1会停留在发育中的胚胎中，并能关闭至少10个不同基因的表达，同时还会影响胚胎的发育，最终潜在对后代产生终身性的影响。研究者Wanigasuriya说道，我们遗传了父母所有的基因，有一些基因在后代机体中表现并不同，这取决于其是从父亲还是从母亲那里继承来的，这种现象就被称为“基因组印记”（genomic imprinting），其在一些遗传性疾病中也会出现。

图片来源：CC0 Public Domain

基因组印记的发生通常是因为DNA上的表观遗传标记影响了基因被使用的方式，当精子与卵子结合时，两个细胞的DNA都会从父母机体上携带表观遗传标记到孩子身上，在某些情况下这些标记往往与后代机体的长期健康有关；众所周知，卵细胞中的蛋白质能够在早期胚胎发育阶段帮助保护这些印记基因，因此这些卵细胞蛋白质或许会对胚胎的健康产生长期或短期的影响。研究者Blewitt的团队一直对SMCHD1蛋白进行研究，该蛋白能利用表观遗传学修饰来关闭或沉默特定基因的表达，这项研究中，我们调查了是否来自母亲的SMCHD1蛋白能被转移到新形成的胚胎中，而且这如何影响印记基因的表达。

利用先进的显微镜来追踪荧光标记的SMCHD1蛋白，研究人员观察到，来自母体的SMCHD1蛋白在胚胎内至少5次细胞分裂期间都会持续存在，该蛋白会改变印记基因的表达，从而就可能会在后代中留下持续的影响。研究者Gouil表示，这项研究揭示了早期胚胎发育的一个关键时间窗口，在此期间，来自母亲机体的SMCHD1蛋白能够沉默靶向基因的表达。研究者表示，利用先进的新型基因组分析技术，我们就能够在早期胚胎中识别出被母源性SMCHD1蛋白关闭的10个基因，这是研究人员首次发现来自卵细胞的SMCHD1蛋白在印记过程中扮演着关键角色。

虽然研究人员发现的影响是非常微妙的，但如今我们知道，早期胚胎发育过程中发生的事件或会对机体健康产生长期的影响，除了扩展对基因组印记的理解外，本文研究还能帮助我们阐明父母影响后代机体健康的多种方式。本文研究还有助于帮助解释最近发现的SMCHD1蛋白在特定疾病中所扮演的关键角色，包括Prader-Willi综合征（PWS）和Bosma arhinia小眼综合征（BAMS）等发育障碍，以及面颈肱肌萎缩症（FSHD）（肌肉萎缩症的一种形式）。

最后研究者表示，在早期胚胎中研究SMCHD1蛋白或能揭示该蛋白所沉默的新型基因靶点，或许就能解释SMCHD1活性的改变如何诱发疾病，目前研究人员正在深入研究设计新型疗法治疗发育和退行性疾病，相关研究扩展了我们理解这些新型候选药物影响机体基因表达的视野和维度。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Iromi Wanigasuriya，Quentin Gouil，Sarah A Kinkel，et al. Smchd1 is a maternal effect gene required for genomic imprinting， eLife (2020). DOI： 10.7554/eLife.55529

【2】Mother's touch lingers in her child's genes

by Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research