我不是太懂表观遗传学,也不具备很深刻的生化知识,可能问题描述不够专业。就是我一直很想知道,比如有DNA相同的实验组和对照组,对实验组进行干预,使其相关基因发生表观遗传上的改版,比如更聪明,然后让其后代也接受相同训练,而对照组及其后代则不进行处理,那么N代之后,这种表观遗传带来的聪明是否会通过某种方式固定到DNA序列中,从而变成稳定可遗传的性状?

就比如说,突然中止对某代的实验组的后代的训练,是否还能够发现其更聪明?(只是一代的话我知道是可以,但是持续几代停止训练呢?)


https://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.3848.html

Stable Polycomb-dependent transgenerational inheritance of chromatin states in Drosophila

Transgenerational epigenetic inheritance (TEI) describes the transmission of alternative functional states through multiple generations in the presence of the same genomic DNA sequence. Very little is known about the principles and the molecular mechanisms governing this type of inheritance. Here, by transiently enhancing 3D chromatin interactions, we established stable and isogenic Drosophila epilines that carry alternative epialleles, as defined by differential levels of Polycomb-dependent trimethylation of histone H3 Lys27 (forming H3K27me3). After being established, epialleles can be dominantly transmitted to naive flies and can induce paramutation. Importantly, epilines can be reset to a naive state by disruption of chromatin interactions. Finally, we found that environmental changes modulate the expressivity of the epialleles, and we extended our paradigm to naturally occurring phenotypes. Our work sheds light on how nuclear organization and Polycomb group (PcG) proteins contribute to epigenetically inheritable phenotypic variability.


在小鼠中已证明表观隔代遗传(父:g0-g2,母g0-g3),机制应该还未明确

内化从来没听说过,如果真的存在,感觉会发生5hmC脱羟甲基之类的步骤上。但是个人感觉转甲基和脱甲基的过程只是增加了突变率,不是表观调控的一环

然而表观修饰一般认为是改变转录水平而不是改变基因功能目前主要方向是组蛋白,加之只有本科水平,不保证可靠性,以上

后天的训练能否遗传给后代?对于动物或者人来说,一个很重要的问题是体细胞和生殖细胞(精子和卵细胞)的区别。我们还在娘胎里,还没有形状的时候,这两种细胞就已经分道扬镳,各自发育成熟去了。环境或者训练确实会对我们的体细胞产生影响 (比如强壮或者聪明),即使这些影响也已经刻在了我们的DNA里面,但那是体细胞的DNA啊,我们传给后代的只有那一个精子或者卵细胞,这些后天训练出来的变化要怎么从大脑或者肌肉传给他们呢?也许以后可以实现,至少现在不行。

不过最近有一些吸引眼球的研究,觉得食物会对后代有影响。You are what your father ate.有兴趣可以搜来看看。

我倒是觉得这些有可能在植物里面实现,因为植物的生殖细胞是在发育到一定阶段后从分生组织的体细胞(类似于干细胞)分化出来的,那么植物之前所受到的影响就有可能保存在生殖细胞里。


这个可能性非常大。表观遗传修饰的来源即是环境的影响。目前存在的文章大部分聚焦在细胞内表观遗传层面上分子的研究,而忽略了遗传。你提的这个问题直达到表观遗传的核心。我15年时即有你这个想法。我做过干细胞成骨分化方面的探讨,在成骨环境影响一段时间,实验组的后代与对照组比较,性状上面出现了一定程度的差异。然而具体的诱导时间,诱导代数,我暂时没得到精确稳定的数据,当时只有主观的认识。那时是很兴奋的,因为实验简单,但是意义很大,然而小老板不认同其价值。

所以你提出的问题很好,尤其在时间,强度,方式,代数等细节方面摸索的话可以得出很多有趣的结果。


从我个人的观点来说,我觉得实验结果的阳性率会很高,简而言之可以化作一句话,环境为机体带来的表观改变可遗传。我个人认为既然是环境造成的表观遗传状态改变,那么在后来的环境中,应该一直维持这个改变,因为对于此时的机体而言,如果撤掉环境刺激(例如训练),那么又将造成环境二次改变,会引发第二次的表观调整,但是是否会调整到最最初的原始状态,这个目前我不好判断,我觉得悬。
大量研究表明,植物体可以通过表观遗传修饰状态的改变影响基因编码

问题有点笼统,实验还有很多细节来考虑,总的来说,可以试试多训练几代。

各种组蛋白甲基化的改变,很多时候都是动态的过程。多种DNA的转录表达产生了多种染色质修饰因子,因而决定了表观遗传修饰程度,然而表观遗传修饰亦可反馈抑制或者激活基因表达,循环往复的过程。基因是内因,环境(训练)是外因,都会对表观遗传产生影响。很多实验室都做了模式生物体的某些染色质修饰因子相关基因的crispr/cas9工作,就是从内因上改造基因,有的实验室由此去看基因组上表观遗传学的变化。但是环境的诱导,可能需要很多很多代的干预,持续的训练和筛选,也许和人类历史上把野生动物向家畜的驯化类似。


表观遗传是受环境影响的,也是可逆的。在代内都不一定稳定,代间遗传就可想而知了。

所谓内化应该是指稳定遗传的意思吧。研究表明,胞嘧啶甲基化修饰会增加该位点的突变率,进而可能会影响到基因型。这倒是一个途径。

@易基因科技 易基因的大佬给我们来专业解答一下?


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