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两项最新研究证明,父亲的饮食可影响其精子中特定的小RNAs的浓度,这转而又会影响其后代中的基因调控。这些结果给雄性生活方式可影响其后代途径的日益增长的名单添加了又一个因素,这些方式包括通过精子表观基因组、微生物组传递及精液信号传导。
在第一项研究中,中国科学院Qi Chen等用喂养高脂饮食(HFD)小鼠,同时用给对照组雄性小鼠喂食正常饮食(ND),然后让两组动物的精子给卵子受精。虽然两组小鼠后代出生后16周内体重无明显差别,但在7周时HFD组父亲后代小鼠出现糖耐量受损和胰岛素抵抗,这是糖尿病前期的典型表现,在15周时这种变化更严重。
为评估精子RNA是否促成了在两种父亲后代的这些差异,研究人员对来自这两组小鼠RNAs进行了提纯,将它们注射到正常受精卵内。HFD后代血糖和胰岛素浓度明显增高,但胰岛素敏感性没有出现差异。这些结果表明,来自HFD雄性精子的RNAs含有可诱导葡萄糖不耐受(但不是胰岛素抵抗)的信息。进一步的研究确认了某些含有大约30-34个核苷酸的tRNAs是引起HFD后代葡萄糖不耐受的原因。ND和HFD后代间进行全基因组比较发现,在HFD组中,与酮、碳水化合物、单糖类代谢有关的基因有明显下调。
第二项研究来自马萨诸塞大学医学院基因组学家OliverRando,研究观察了进食低蛋白(LP)饮食小鼠精子内RNA浓度的改变。研究证明,来自睾丸未成熟精子的小RNAs与饮食作用没有相关性,然而对附睾中成熟精子内的小RNA进行测序则揭示了某些RNAs的向上调控。该团队接着在LP小鼠和对照小鼠精子内进行RNA分离,他们发现在LP组中某种RNA的浓度特别高;这种RNA是tRNA-Gly-GCC。进一步的分析显示,tRNA-Gly-GCC会抑制某个基因亚组,其中包括反转录单元MERVL。这些结果连同Chen等人的结果展示了精子内的RNA是如何受到饮食影响及它是如何引起后代基因调控改变并与代谢障碍相关的。
这些研究的共同说明了tRNA是一种新的表观遗传学调节分子。表观遗传学是最近10多年来生物医学研究的热点领域,主要是发现许多遗传表型不是决定于基因组,而是来自某些影响和基因表达的调节因素,这些调节因素可以通过某些分子和机制跨代遗传,其中研究比较多的有DNA甲基化,组蛋白乙酰化,也有许多研究发现各种调节RNA如miRNA也是参与表观遗传学调节的重要因子。最新研究发现tRNA也是一种表观遗传学调节因子,是过去没有发现的新的表观遗传学调节模式。
tRNA的经典作用是蛋白质合成,近年研究发现这些分子片段也能对其他细胞功能产生调节作用。Rando说,对这些分子的功能单元进行深入分析可能会引起更多有意思的研究。两项研究都说明,tRNA能改变基因活性。Rando等发现阻断胚胎干细胞的一个tRNA片段竟然能增加70多基因表达活性。
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GMT+8, 2024-9-2 07:21
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