我不是太懂表觀遺傳學,也不具備很深刻的生化知識,可能問題描述不夠專業。就是我一直很想知道,比如有DNA相同的實驗組和對照組,對實驗組進行幹預,使其相關基因發生表觀遺傳上的改版,比如更聰明,然後讓其後代也接受相同訓練,而對照組及其後代則不進行處理,那麼N代之後,這種表觀遺傳帶來的聰明是否會通過某種方式固定到DNA序列中,從而變成穩定可遺傳的性狀?

就比如說,突然中止對某代的實驗組的後代的訓練,是否還能夠發現其更聰明?(只是一代的話我知道是可以,但是持續幾代停止訓練呢?)


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.


在小鼠中已證明表觀隔代遺傳(父:g0-g2,母g0-g3),機制應該還未明確

內化從來沒聽說過,如果真的存在,感覺會發生5hmC脫羥甲基之類的步驟上。但是個人感覺轉甲基和脫甲基的過程只是增加了突變率,不是表觀調控的一環

然而表觀修飾一般認為是改變轉錄水平而不是改變基因功能目前主要方向是組蛋白,加之只有本科水平,不保證可靠性,以上

後天的訓練能否遺傳給後代?對於動物或者人來說,一個很重要的問題是體細胞和生殖細胞(精子和卵細胞)的區別。我們還在孃胎裏,還沒有形狀的時候,這兩種細胞就已經分道揚鑣,各自發育成熟去了。環境或者訓練確實會對我們的體細胞產生影響 (比如強壯或者聰明),即使這些影響也已經刻在了我們的DNA裡面,但那是體細胞的DNA啊,我們傳給後代的只有那一個精子或者卵細胞,這些後天訓練出來的變化要怎麼從大腦或者肌肉傳給他們呢?也許以後可以實現,至少現在不行。

不過最近有一些吸引眼球的研究,覺得食物會對後代有影響。You are what your father ate.有興趣可以搜來看看。

我倒是覺得這些有可能在植物裡面實現,因為植物的生殖細胞是在發育到一定階段後從分生組織的體細胞(類似於幹細胞)分化出來的,那麼植物之前所受到的影響就有可能保存在生殖細胞裏。


這個可能性非常大。表觀遺傳修飾的來源即是環境的影響。目前存在的文章大部分聚焦在細胞內表觀遺傳層面上分子的研究,而忽略了遺傳。你提的這個問題直達到表觀遺傳的核心。我15年時即有你這個想法。我做過幹細胞成骨分化方面的探討,在成骨環境影響一段時間,實驗組的後代與對照組比較,性狀上面出現了一定程度的差異。然而具體的誘導時間,誘導代數,我暫時沒得到精確穩定的數據,當時只有主觀的認識。那時是很興奮的,因為實驗簡單,但是意義很大,然而小老闆不認同其價值。

所以你提出的問題很好,尤其在時間,強度,方式,代數等細節方面摸索的話可以得出很多有趣的結果。


從我個人的觀點來說,我覺得實驗結果的陽性率會很高,簡而言之可以化作一句話,環境為機體帶來的表觀改變可遺傳。我個人認為既然是環境造成的表觀遺傳狀態改變,那麼在後來的環境中,應該一直維持這個改變,因為對於此時的機體而言,如果撤掉環境刺激(例如訓練),那麼又將造成環境二次改變,會引發第二次的表觀調整,但是是否會調整到最最初的原始狀態,這個目前我不好判斷,我覺得懸。
大量研究表明,植物體可以通過表觀遺傳修飾狀態的改變影響基因編碼

問題有點籠統,實驗還有很多細節來考慮,總的來說,可以試試多訓練幾代。

各種組蛋白甲基化的改變,很多時候都是動態的過程。多種DNA的轉錄表達產生了多種染色質修飾因子,因而決定了表觀遺傳修飾程度,然而表觀遺傳修飾亦可反饋抑制或者激活基因表達,循環往複的過程。基因是內因,環境(訓練)是外因,都會對錶觀遺傳產生影響。很多實驗室都做了模式生物體的某些染色質修飾因子相關基因的crispr/cas9工作,就是從內因上改造基因,有的實驗室由此去看基因組上表觀遺傳學的變化。但是環境的誘導,可能需要很多很多代的幹預,持續的訓練和篩選,也許和人類歷史上把野生動物向家畜的馴化類似。


表觀遺傳是受環境影響的,也是可逆的。在代內都不一定穩定,代間遺傳就可想而知了。

所謂內化應該是指穩定遺傳的意思吧。研究表明,胞嘧啶甲基化修飾會增加該位點的突變率,進而可能會影響到基因型。這倒是一個途徑。

@易基因科技 易基因的大佬給我們來專業解答一下?


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