在青蛙開始發育的時候,青蛙胚胎并不能完全控制它們將要打開或關閉哪些基因——而是它們的母親,通過卵細胞中特定的蛋白質做到了這一點。12月18日,荷蘭內梅亨大學的分子發育生物學家在《Nature Communications》公布了這些研究結果。
青蛙胚胎不僅能接收來自母親的基因信息,而且還接收關于“如何使用這些DNA”的指令說明。這就是內梅亨大學分子生命科學研究所的分子發育生物學家Saartje Hontelez及其同事的發現。長期以來,科學家們認為,基因調控是不可遺傳的。
母親的工具
母親的影響究竟是如何起作用的?Hontelez解釋道:“母親會傳遞各種各樣的工具,例如蛋白質和RNA,控制胚胎的基因調控。因為這些工具是非常特殊的,所以胚胎的可能性是有限的。關于“哪些基因可以被打開,而哪些基因不能被打開”,母親設定了嚴格的界限。只有第十二次細胞分裂之后,胚胎才可以產生它自己的RNA,從而對基因調控有一定的影響。但是這個過程在很大程度上仍然還是由母親控制的,直到在胚胎發育過程很久以后。
驚人之處
研究人員稱:“母親所產生的影響,數量大的讓我們吃驚。我們一直認為,基因調控是不可遺傳的,因此認為是胚胎控制著它。但是,當我們關閉了胚胎的RNA生產以后,讓我們驚訝的是,這卻沒有什么影響。這不僅是早期胚胎發育過程中重要基因的情況,而且是在很久以后的器官形成期。這很清楚地表明,母親負責胚胎發育的早期階段,在很久以后她的影響仍然是強烈的。”
快速發育
在這項研究中,Hontelez和她的同事研究了西方爪蟾(非洲爪蟾)的胚胎,因為它們的胚胎發育發生的非常迅速:從受精時刻到胚胎RNA生產開始之間,只有六個小時。并進行了比較,二十四小時后,哺乳動物的胚胎開始產生它們自己的RNA。
Hontelez解釋說:“當你考慮一只青蛙所產的卵的數量,以及有多少卵成功地發育成青蛙,不足為奇的一點是,胚胎是從它們的母親那里中獲得了一些幫助。這是一個預定編程的系統,確保早期胚胎發育通常是成功的。現在,這些結果可以與老鼠、甚至是人類的發育相提并論嗎?是的,它們可能是大致相同的。最大的區別在于,哺乳動物的胚胎在第一次細胞分裂后開始產生它們自己的RNA。但是到那一刻的時間比青蛙要長得多。值得一提的是,參與建立表觀基因組的基因,都與人類癌癥有關。”
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