在兩性生殖的物種中,，一個受精卵逐漸分裂,，發(fā)育出不同的細胞，形成各種組織和器官,，最終形成生物個體,。科學研究發(fā)現(xiàn),，在生物體的發(fā)育過程中,，僅有DNA是不夠的。表觀遺傳信息控制著受精卵的發(fā)育,，“調控”著哪些細胞發(fā)育成皮膚,，哪些細胞發(fā)育成心臟，哪些細胞發(fā)育成骨骼……但科學家們無法確定的是,，表觀遺傳信息能否遺傳,？
我國科學家的最新研究發(fā)現(xiàn)：表觀遺傳信息中重要的一類——DNA上的甲基化是可以遺傳的，而且精子所攜帶的表觀遺傳信息被傳遞到子代,，并調控著早期胚胎發(fā)育基因表達的“開關”,。這是世界上首次在實驗中證明某些表觀遺傳信息也可以被完整地遺傳，并顛覆了早期胚胎發(fā)育主要由卵子決定的傳統(tǒng)觀點,。這一被稱為將“修改教科書的成果”,，以封面文章的形式發(fā)表在最新一期國際著名學術期刊《細胞》（Cell）雜志上。
中國科學院北京基因組研究所劉江研究員帶領的科研團隊發(fā)現(xiàn)了這一重要規(guī)律,。劉江介紹,，在兩性生殖的物種中，子代從父本和母本那里分別繼承了一半的細胞核DNA,，子代的每個細胞都具有相同的DNA序列,。但科學家們研究發(fā)現(xiàn)，還有一些信息在生物體從受精卵發(fā)育到一個完整生命體的過程中起重要的作用,，這些信息就是“表觀遺傳信息”,，它們不改變DNA序列，卻能調控基因組活動,。正是表觀遺傳信息使得動物在一套DNA序列的基礎上,，從一個受精卵分化成200多種細胞；而這些不同的細胞,，最終形成各類不同的組織器官,，例如大腦、心臟,、肝,、肺等等,。
DNA上的甲基化是表觀遺傳信息中最重要的一類。劉江和他的科研團隊以斑馬魚為模式生物,，繪制了其多個發(fā)育階段的全基因組DNA甲基化圖譜,。“斑馬魚是公認的研究脊椎動物發(fā)育的模式生物，它與人類的基因相似度高達85%,。而且斑馬魚的卵子在體外受精和發(fā)育，胚體透明,，能提供充足的實驗材料,。”
他們發(fā)現(xiàn)，在斑馬魚受精卵的發(fā)育過程中,，精子的甲基化譜圖一直存在,；而從受精卵細胞的第五次細胞分裂開始，卵子的甲基化圖譜便開始消失,，劉江說：“卵子的甲基化圖譜作為一個整體被拋棄,，并重新編程，當胚胎發(fā)育到囊胚期時,，母源DNA都變成了精子的甲基化圖譜,。”這說明斑馬魚除了DNA可以遺傳外，精子的DNA甲基化圖譜也可以被遺傳到子代,，并指導胚胎早期發(fā)育,。
“表觀遺傳信息除了能使個體發(fā)育、成長外,，還與很多種疾病,，例如腫瘤的產生密不可分。”劉江表示,，研究小組正在進行兩棲動物和哺乳動物的相關研究,。這一結果不僅填補了表觀信息遺傳理論的空白，為干細胞及其轉化醫(yī)學的發(fā)展和應用提供理論基礎,，而且還為體外組織器官的誘導產生,、克隆、體外受精生殖技術等,，以及一些疾病的治療提供了新的思路,。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.cell.2013.04.041
PMC:
PMID:
Sperm, but Not Oocyte, DNA Methylome Is Inherited by Zebrafish Early Embryos
Lan Jiang, Jing Zhang, Jing-Jing Wang, Lu Wang, Li Zhang, Guoqiang Li, Xiaodan Yang, Xin Ma, Xin Sun, Jun Cai, Jun Zhang, Xingxu Huang, Miao Yu, Xuegeng Wang, Feng Liu, Chung-I Wu, Chuan He, Bo Zhang, Weimin Ci, Jiang Liu
5-methylcytosine is a major epigenetic modification that is sometimes called “the fifth nucleotide.” However, our knowledge of how offspring inherit the DNA methylome from parents is limited. We generated nine single-base resolution DNA methylomes, including zebrafish gametes and early embryos. The oocyte methylome is significantly hypomethylated compared to sperm. Strikingly, the paternal DNA methylation pattern is maintained throughout early embryogenesis. The maternal DNA methylation pattern is maintained until the 16-cell stage. Then, the oocyte methylome is gradually discarded through cell division and is progressively reprogrammed to a pattern similar to that of the sperm methylome. The passive demethylation rate and the de novo methylation rate are similar in the maternal DNA. By the midblastula stage, the embryo’s methylome is virtually identical to the sperm methylome. Moreover, inheritance of the sperm methylome facilitates the epigenetic regulation of embryogenesis. Therefore, besides DNA sequences, sperm DNA methylome is also inherited in zebrafish early embryos.
