科學(xué)家*次證明DNA標(biāo)記決定命運

來自的約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員*次證明了蜜蜂復(fù)雜反復(fù)的行為模式，與基因上可逆化學(xué)標(biāo)記有關(guān)，研究人員認(rèn)為這也可以延伸到其它動物上。

研究人員表示，這項公布在9月16日Nature Neuroscience雜志上的發(fā)現(xiàn)，zui重要的意義在于*次證明了DNA甲基化標(biāo)記與生物體的行為這一層面有關(guān)，而且更值得關(guān)注的是，這種行為及其其相應(yīng)的分子變化是可逆的，這對人體健康具有重要的意義。

據(jù)約霍普金斯大學(xué)基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)表觀遺傳學(xué)中心的主任，分子醫(yī)學(xué)教授Andy Feinberg介紹，基因上的DNA甲基化一直以來，都被認(rèn)為在調(diào)控基因活性方面扮演了重要角色，這些調(diào)控能改變生物系統(tǒng)，比如干細(xì)胞或者癌細(xì)胞生長的命運。

Feinberg等人對于表觀遺傳學(xué)如何影響行為產(chǎn)生了興趣，因此他和他的團(tuán)隊分析了動物行為經(jīng)驗證模型：蜜蜂。

他們與蜜蜂專家Gro Amdam博士(Amdam博士同屬于美國亞利桑那州立大學(xué)以及挪威生命科學(xué)大學(xué))合作，發(fā)現(xiàn)具有相同基因序列的蜜蜂，如果DNA甲基化模式存在顯著差異，就會出現(xiàn)*不同的行為模式。

研究人員采用了一種能一次分析整個基因組的新方法，利用這種稱為CHARM(comprehensive high-throughput arrays for relative methylation，相對甲基化綜合高通量陣列)的方法，研究小組分析了兩個不同分工的工蜂大腦中的DNA甲基化定位，所有工蜂都是雌蜂，在一定范圍內(nèi)都應(yīng)該是相同基因的姐妹。然而，它們卻都做著不同樣的事情，有的是照顧幼蜂，有的是收集食物。

照顧幼蜂的一般都比較小，留在蜂巢照顧女王和她的幼蟲。當(dāng)它們長大了，就要離開蜂巢出外覓食，收集花粉和其他物資，構(gòu)建蜂巢。“基因本身不會告訴我們什么導(dǎo)致了兩種類型的行為，”Feinberg 說，“但是表觀遺傳學(xué)會”。

Feinberg和Amdam對新蜂巢中相同年齡階段的蜜蜂開始進(jìn)行實驗，因為研究發(fā)現(xiàn)的差異可能歸因于年齡的差異。 “當(dāng)年幼，差不多年齡的蜜蜂進(jìn)入一個新的蜂房，它們就會分配任務(wù)，成為看護(hù)，或出外覓食，”Amdam解釋說。

研究人員分析了21個看護(hù)，以及21個覓食的蜜蜂大腦中DNA甲基化模式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在這兩種類型的蜜蜂中，155個DNA區(qū)域出現(xiàn)了不同的標(biāo)記模式，與這些甲基化差異有關(guān)的大多數(shù)基因，都是已知會影響其他基因狀態(tài)的基因，”Feinberg說：”沒有這些標(biāo)記的基因，就像是沒有紅綠燈的道路，造成交通堵塞。”

研究人員一旦知道這種差異的存在，就進(jìn)行了下一個步驟分析――看看這些差異是否是*性的。“當(dāng)有看護(hù)減少，就會有負(fù)責(zé)覓食的工蜂補(bǔ)充，回到它們原來的工作崗位，”Amdam說。

研究人員希望利用這一方法分析覓食蜜蜂是否會保持它們的覓食時加入的遺傳標(biāo)記，因此他們移去了蜂巢中所有的看護(hù)，觀察幾個星期后，蜂巢如何恢復(fù)平衡。

這樣研究人員又檢測了DNA甲基化模式的差異，分析保持覓食和成為看護(hù)后的覓食工蜂的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了107個DNA區(qū)域表現(xiàn)出了不同，這表明表觀遺傳標(biāo)記并不是不可逆，*性的，這與蜜蜂的行為密切相關(guān)。

Feinberg指出，令人感到戲劇性的是，這些區(qū)域的一半以上也都出現(xiàn)在了當(dāng)看護(hù)變成覓食工蜂的大腦中，這57個區(qū)域可能就是看護(hù)和覓食的關(guān)鍵區(qū)域，Amdam說。

研究人員表示，希望他們的結(jié)果可能揭示復(fù)雜的行為問題，譬如人類的學(xué)習(xí)，記憶，應(yīng)激反應(yīng)和情緒障礙，所有涉及遺傳和表觀遺傳元件之間關(guān)聯(lián)的行為。人的遺傳序列受到表觀遺傳標(biāo)記的影響，這表明外部條件可能會造成穩(wěn)定的，但也可逆的行為模式。