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　　DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾。以高等動(dòng)物為例，個(gè)體從受精卵發(fā)育成成體的過(guò)程中，DNA甲基化圖譜都是動(dòng)態(tài)變化的，會(huì)調(diào)控不同的細(xì)胞往不同的方向分化。因此，建立DNA甲基化圖譜對(duì)理解生殖細(xì)胞形成和胚胎發(fā)育至關(guān)重要。
　　在基金委“細(xì)胞編程和重編程的表觀遺傳機(jī)制”重大研究計(jì)劃中，中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所劉江課題組以斑馬魚(yú)為模型，發(fā)現(xiàn)了子代選擇性繼承父本而拋棄母本的DNA甲基化圖譜，從而揭開(kāi)從受精卵到個(gè)體發(fā)育之謎。
　　傳統(tǒng)觀點(diǎn)中，人們認(rèn)為早期胚胎發(fā)育主要由卵子決定，精子只提供一套DNA序列，不提供其他信息。為確切了解表觀遺傳信息的傳遞，劉江團(tuán)隊(duì)選取了與人類基因類似度高達(dá)85％的斑馬魚(yú)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，共測(cè)量斑馬魚(yú)卵子、精子、6個(gè)早期胚胎和精囊共9個(gè)時(shí)期的全基因組DNA甲基化序列，并利用品系間的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）來(lái)區(qū)分DNA來(lái)源于父源還是母源。
　　研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚(yú)受精后，子代繼承父源DNA的甲基化圖譜，而母源DNA的甲基化圖譜被拋棄，并重新編程變成精子的甲基化圖譜。進(jìn)一步功能分析發(fā)現(xiàn)，斑馬魚(yú)子代胚胎繼承父代的甲基化圖譜可以調(diào)控基因的時(shí)序表達(dá)，從而指導(dǎo)胚胎的早期發(fā)育。
　　該研究首次證明除DNA序列外，DNA甲基化圖譜也可以被完整地遺傳到子代中，這意味著在調(diào)控動(dòng)物發(fā)育、表型甚至疾病等方面，表觀遺傳信息的變異可能和遺傳信息的變異一樣起重要作用。
　　而哺乳動(dòng)物受精后，早期胚胎需要對(duì)來(lái)自父本與母本的表觀遺傳信息進(jìn)行全基因重編程才能完成早期發(fā)育，進(jìn)而發(fā)育成完整個(gè)體。受精后，需要父源DNA和母源DNA具有一樣的甲基化圖譜，但哺乳動(dòng)物使用了與斑馬魚(yú)完全不同的機(jī)制。
　　2014年，劉江課題組與南京大學(xué)模式動(dòng)物研究所黃行許課題組合作，發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物早期發(fā)育過(guò)程中，作為表觀遺傳新標(biāo)志物的5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）在父源與母源基因組中均存在。并且，基因組的DNA去甲基化并不是由5-甲基胞嘧啶（5mC）氧化產(chǎn)物介導(dǎo)的被動(dòng)稀釋而實(shí)現(xiàn)的，因此無(wú)論父源還是母源DNA都存在主動(dòng)去甲基化的方式。
　　此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)改寫(xiě)了關(guān)于哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育過(guò)程中，5mC的氧化產(chǎn)物只存在父源基因組中，且母源基因組通過(guò)被動(dòng)稀釋去甲基化的認(rèn)識(shí)。
　　通過(guò)對(duì)哺乳動(dòng)物和魚(yú)類的進(jìn)化比較，劉江等人推測(cè)哺乳動(dòng)物全基因組特異的去甲基化過(guò)程為印記基因的產(chǎn)生提供了可能，從而使胎盤(pán)類生殖方式的哺乳動(dòng)物得以進(jìn)化出來(lái)。換言之，表觀遺傳重新編程方式的進(jìn)化，可能是產(chǎn)生胎盤(pán)生殖方式哺乳動(dòng)物的重要一環(huán)。
　　研究人員認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)豐富了我們對(duì)表觀遺傳信息網(wǎng)絡(luò)起源與進(jìn)化的認(rèn)識(shí)，使我國(guó)在早期胚胎發(fā)育表觀遺傳修飾重編程研究中處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
　　（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2018-07-30 第4版 綜合)