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“表观遗传”使获得性遗传再次引起科学家的兴奋,短短数年,它已成为生命科学界最热门领域之一。以DNA为载体的中心法则仍是传递遗传信息的主要方式;而表观遗传可作为它重要的有益补充,而非你死我活的针锋相对。孩子维特式的多愁善感,可能缠绕他今后的一生;瘾君子吸毒之后生出的婴儿,长大后也有步父母后尘的可能;甚至不经意的一些习惯,都会影响后代……这听起来有些可怕。不过,经典遗传学家斩钉截铁的“不”字会给你些许安慰。传统知识告诉我们,后天的行为方式不会在短时间内遗传,需要漫长世代的自我选择;而所谓的“获得性遗传”,更是一度被当做反例“批判”。进化论泰斗达尔文曾经希望他的物种演化理论能让即使十岁的孩子也看得懂,然而大自然不会给人类这样的机会。人类发现,自身获得的知识越多,越不得不感叹生命的精妙和复杂。花相似 人不同7岁的奥利维亚和伊莎贝拉来自英国,她们是一对同卵双胞胎,拥有近乎完全一致的遗传信息。不过,两个女孩的命运却迥然相异。2005年6月,1岁的奥利维亚忽然高烧不退。血液化验的结果让大家大吃一惊:奥利维亚患上了急性白血病。因为是同卵双胞胎,医生连忙对伊莎贝拉也进行了检查,结果让人松了一口气:一切正常。在医生们的帮助下,小奥利维亚最终恢复健康,但医学专家们却遇到了一个困惑多年的难题:既然是同卵双胞胎,为何奥利维亚不断生病,而伊莎贝拉却非常健康呢?随着研究越来越深入,困扰医生的答案也将渐渐浮出水面。这些经典遗传学无法解释的现象,表观遗传学有望部分揭示。2009年,西班牙和美国的科学家在全基因组水平分析了一对同卵双胞胎的基因组:他们一方正常,一方患有红斑狼疮。研究人员发现,虽为同卵双胞胎,但双方个体对遗传信息的“表观修饰”存在大量差异――DNA甲基化水平不同。事实上,很多例子证明了“表观修饰”的存在。同样是2009年,来自拉什大学医学中心和塔夫茨大学医学院的科学家对一些小鼠的遗传基因进行人为突变,使其智力出现缺陷。当这些小鼠被置于丰富环境中进行刺激、并频繁与各物体接触两周后,它们原有的记忆力缺陷得到了恢复。数月后,小鼠们受孕。虽然它们的后代也出现了和母亲同样的基因缺陷,但没有接触复杂丰富的环境并受刺激的新生小鼠丝毫没有记忆力缺陷的迹象。在这篇发表在《神经科学》的文章中,拉里・费格博士谈到,发生在小鼠身上、把对环境的感应遗传下去的现象,在理论上被称为“表观遗传学”。“表观遗传学是指在基因组序列不变的情况下,可以决定基因表达与否、并可稳定遗传下去的调控密码。” 清华大学医学院表观遗传学与癌症研究所教授孙方霖曾如此介绍。也就是说,人类不仅有作为遗传物质的基因组信息,还有一套管理、调控、修饰基因组的密码指令系统。不同的个体,指令系统也不同。另外,这套密码指令还能在特定环境下发生改变。更神奇的是,改变后的指令很可能会遗传下去。然而,这套系统是如何发生改变并遗传,在相当长一段时间内并不为人知。
科学家观察到酶是如何“编辑”DNA的 有望用以纠正人类遗传疾病 科技日报讯 (记者陈丹)一个国际研究小组在了解酶如何“编辑”基因方面取得了重要进展:观察到了一类被称为CRISPR的酶绑定并改变DNA(脱氧核糖核酸)结构的过程。这项发表于5月27日(北京时间)美国《国家科学院学报》上的研究成果有望为纠正人类的遗传疾病铺平道路。 CRISPR意即“成簇的规律间隔的短回文重复”,在上世纪80年代才首次为人们所认知。到目前为止,已发现40%已测序细菌和90%已测序古细菌的基因组存在这种重复序列,而且细菌已开发出一套可以探测和切断外来DNA的免疫策略。其机理大致如此:CRISPR序列与很多病毒、噬菌体或者质粒的DNA序列同源,受到攻击的细菌会以相匹配的DNA为目标进行自然防御。它们所采用的手段,就是利用一种名为Cas9的内切酶,裂解外来DNA。 基因工程师们意识到,如果将细菌的CRISPR-Cas9系统插入其它生物体细胞,它们也能够对目标DNA进行切割。就在去年,这一革命性的基因编辑技术收获了一系列成果:多个研究团队已经成功对人体、小鼠、斑马鱼、大米、小麦等细胞中的基因进行删除、添加、激活或抑制等操作,从而证明该技术的广泛适用性。 不过,人类基因组有30亿个碱基对,要准确锁定某个目标DNA,工作量大致相当于从一套23卷的《百科全书》中找出一个拼错的单词。因此,研究人员为Cas9这把“基因剪刀”找了一个与目标基因匹配的RNA(核糖核酸)作为“导航仪”。在这个靶向过程中,Cas9拉开DNA链,并插入RNA,使之形成了一个被称为R环的特定序列结构。 在最新研究中,英国布里斯托尔大学和立陶宛生物技术研究所的科学家使用经过特别改装的显微镜对R环模型进行了检测。显微镜下的单个DNA分子被磁场拉伸着,通过改变DNA受到的扭力,他们能够直接观测由单个CRISPR酶介导R环形成的过程。这使得这个过程中以前不为人知的一些步骤毕现无疑,也让研究人员能够探讨DNA碱基对序列对R环形成的影响。 布里斯托尔大学生物化学系教授马克·斯兹克泽尔昆说:“我们进行的单分子实验加深了有关DNA序列对R环形成的影响的认识。这将有助于未来合理地重新设计CRISPR酶,以提高其精确度,将脱靶效应(即在不需要的地方引起基因变异)降至最低。这对我们最终利用这些工具来纠正患者的遗传疾病至关重要。” 总编辑圈点: 不知基因谁裁出,免疫系统似剪刀。Cas9蛋白酶,本来是原始生命用来防御生物入侵的防御性武器,但却被人类变成进攻利器。它在人类手中犹如火箭弹,威力巨大,使用方便。但它精确度有限,容易误切人类不希望影响的基因段。科学家们此次通过改造显微镜,看清了Cas9破拆单个DNA的全过程。这样,人们就能将火箭弹改造成导弹,指哪儿打哪儿。曾经让患者绝望的遗传病,未来或许一针下去就解决了。来源:中国科技网-科技日报 作者:陈丹 2014年05月28日
[size=3]近日,中国科学院北京基因组研究所曾长青研究组,通过与英国、爱尔兰和美国的研究人员研究合作,发现了藏族人群能够适应高海拔地区低氧环境,并且免于罹患高原疾病的一个重要遗传机制——EPAS1基因的多态性。其相关研究成果已于6月7日在美国《国家科学院院刊》(PNAS)网络版发表。该项目的策划人之一,文章的通讯作者——中国科学院北京基因组研究所曾长青研究员(代表中国参加国际HapMap计划的主要负责人)表示,HapMap绘制的人群多态性图谱是目前研究人类遗传多态性的最主要数据,占其样品总量六分之一的汉族样品数据是研究中华民族遗传多态性的基础。此次新发现的藏族人群特有的EPAS1基因多态,不但是不同人群高原适应机制遗传研究领域的重要进展,同时也为科研人员进一步研发低海拔人群对于高原低氧敏感性的检测手段提供了基础。 [/size]