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导致个体癌症发生的因素往往是复杂且多样的，有时，它们很直接，就像当某人携带一种已知会造成癌症的特定基因时。例如，基因BRCA1或BRCA2的特定突变与乳腺癌有关。但通常，这些危险因素并不能直接观察到，这使得癌症的风险检测和预防变得很困难。 基因序列中的编码信息十分重要，因为细胞利用基因作为生产蛋白质的蓝图。然而，表观遗传的变化同样很关键，比如附加在DNA上的甲基，会阻碍或促进编码的获取，影响基因信息的传递以及转化为实际蛋白质的效果。如果一个人含有一种使他易患癌症的基因，但该基因的物理定位使其无法在人体细胞中进行转录和翻译，那么它很可能不会导致癌症结果。 表观遗传学为基因遗传的研究提供了不同的视角 表观遗传变化通常在什么时候发生？是什么让它们发生的？会发生什么样的错误？尽管表观遗传学很重要，但它作为一个新兴的研究领域，许多这样的问题还没有得到解答。我们可以利用模型生物，例如斑马鱼，因为它们与人类共享许多相同的遗传物质，可以更快地繁殖并且在多代中以更大的数量和一致的条件被研究。 编者刚刚从Garvan医学研究所的研究人员那里获得了一些强有力的见解：与某些癌症相关的基因的关闭因物种而异。研究人员从斑马鱼胚胎中提取了原始生殖细胞，这些细胞是雄性精子和雌性卵子的前体，并使用全基因组重亚硫酸盐（WGBS）来研究整个基因组中的DNA甲基化。 在斑马鱼中，雄性的甲基化模式是保守的，与哺乳动物的功能形成鲜明对比。哺乳动物在受精的第一周内“重置”了DNA的甲基化模式，因为这样可以允许胚胎在开始分化为不同细胞类型时最大限度地获取遗传物质。一旦细胞分化顺利进行，第二波DNA甲基化直到第三周和第七周之间的某个时候才会发生。 DNA甲基化是一种表观遗传机制，该过程通常导致基因表达量降低，并且在肿瘤发生，衰老和其他表观遗传疾病中起重要作用。但并不是所有脊椎动物都能保存这种机制，尽管可以在斑马鱼身上进行跨代甲基化模式遗传的研究，但斑马鱼在某些方面与人类存在显著差异，必须将这些差异纳入的任何表观遗传学的研究中。 研究人员发现癌症睾丸抗原（CTA）基因在斑马鱼和人体中通过DNA甲基化早期沉默了，虽然在斑马鱼和人类之间存在全基因组甲基化活性的差异，但这项研究表明，CTA基因表达的控制在物种间是保守的，鉴于正在开展针对CTA的介入和预防性治疗的持续工作，这是一个有力的发现。 比较物种特异性的表观遗传修饰模式可以帮助我们了解甲基化模式随时间的演变过程。反过来，也会让科学界更好地了解表观遗传学的影响因素，是什么导致了个体癌症的发生，以及如何预防癌症的发生。 Reference: Garvan Inst of Medical Research. “Ancient epigenetic changes silence cancer-linked genes.” July 12, 2019. Source: Ksenia Skvortsova, et al. Retention of paternal DNA methylome in the developing zebrafish germline. Nature Communications10 (3054). 2019. |
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