中国科学家研究显示:父亲的基因更强大

2013-05-16 10:13:20  来源:中国青年报

  孕妇肚子里胚胎的早期发育主要由卵子决定的认识或要终结了。过去,人们发现卵子的体积很大、富含蛋白质和RNA,而精子的体积很小、几乎仅能携带一半的DNA,因此推断,决定早期发育的信息几乎都在卵子中,而由中国科学院北京基因组研究所研究员刘江领导团队完成的研究称,DNA甲基化的图谱是来源于精子的,这意味着,精子对胚胎早期发育才真正具有决定作用。这份成果近日被国际顶尖学术期刊《细胞》以封面文章的形式发表。

  “龙生龙、凤生凤,老鼠的儿子会打洞”,这句祖谚生动描绘了生物所具有的遗传特性,用科学家的话即“生命得以延续的基础是遗传,父母的DNA序列信息会遗传给子代”。然而,一个生物体内的每个细胞都具有同样的DNA序列,那是什么决定了它们发育成不同的组织器官呢?

  “近年来的研究发现,这是由表观遗传信息决定的。它使得动物在仅一套DNA序列的基础上,从一个受精卵分化成200多种表型各异的细胞,最终形成大脑、心脏等不同器官。”刘江说,“但表观遗传信息能否从父母遗传到子代以及怎样传递,一直是一个未解之谜。”

  2011年初,刘江团队研究项目启动,并选定斑马鱼作为模型开展研究。据介绍,这种生物与人类的基因相似度高达85%,幼鱼胚体透明, 是公认的研究嵴椎动物发育的模式生物。

  据介绍,该团队精确绘制了单碱基分辨率的斑马鱼卵子、精子、6个早期胚胎和精囊共9个全基因组的DNA甲基化图谱。通过海量数据分析和深度数据挖掘,该团队发现斑马鱼精子和卵子甲基化图谱存在三大差别:一是斑马鱼受精后,父源DNA一直保持着精子的甲基化图谱;二是母源DNA在16细胞期之前,一直保持卵子的甲基化图谱,然后卵子的甲基化图谱作为一个整体被抛弃,并重新编程,当胚胎发育到囊胚期时,母源DNA也转变成了精子的甲基化图谱;三是精子甲基化图谱的信息指导早期胚胎发育。

  “斑马鱼除了DNA可以从父母传递到子代外,精子的DNA甲基化图谱也可以被完整地遗传,并用于指导胚胎早期发育。”刘江如是说。

  该实验还发现,剔除细胞核的卵子加入精子细胞核(孤雄实验)能产生胚胎的发育,但如果不加入精子的细胞核仅有卵子的细胞核或再加入一个卵子的细胞核,无论如何刺激卵子都无法启动胚胎的发育(孤雌实验)。这些结果也进一步证明了精子携带的信息在胚胎发育中不可缺少的作用。

  专家表示这个结果填补了表观信息遗传理论的空白,将为干细胞及其转化医学的发展和应用提供理论基础,也将为一些疾病治疗提供新思路,另外还有助于体外受精生殖技术完善和应用。

关键字: 精子 卵子 DNA甲基化
责任编辑: 房小葵
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