表观遗传学解释为什么你的DNA不能预测你的命运

由:米歇尔Konstantinovsky|

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这张图片显示了一个DNA分子在两条链上都被甲基化了。甲基化是一种表观遗传变化,在这种变化中,甲基被添加到DNA分子的一部分,从而阻止它被“读取”,从而无法表达。Christoph烈性黑啤酒马克斯普朗克信息学研究所/维基共享(3.0 CC冲锋队

“这只是基因。”有多少次你听到有人用这句话来解释他们认为自己无法控制的性格和行为?如果你,像我一样,在方向感上受到了荒谬的挑战,也许你会责怪自己无法阅读你的结构上的地图DNA.或者,你可能会把你父亲永远爱吃甜食作为科学证据,证明你自己对糖的偏好显然是由你的基因决定的。这些愚蠢的例子在宏大的计划中是相当低的风险,但它们确实让你想知道:我们的DNA决定了我们的命运,还是有其他东西在起作用,当涉及到我们的基因如何表达自己?

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进入表观遗传学

如果你猜对了遗传命运不仅仅取决于你的DNA,你把握住了。但在我们讨论如何以及为什么会发生这种情况之前,我们应该先从一些基本的定义开始。首先,DNA到底是什么东西?这三个小字母代表脱氧核糖核酸,每个细胞的主要分子。DNA包含着重要的信息,这些信息会传递给每一代的后代,即使对其序列(或顺序)有最轻微的改变,也会产生严重的后果。

组成DNA的基本碱基有四种:腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶(A、C、G和T)。信不信由你,人类总共有大约30亿个碱基,超过99%所有人都是一样的吗.在这数十亿个碱基中20000个基因,也称为遗传单位。一些基因提供指令制造一种叫做蛋白质的分子,这种分子执行生命功能,而其他的则没有。总的来说,基因被认为是影响监管和维护你身体里发生的事情,比如骨骼的形成、肌肉的运动和心脏的跳动。

所有这些听起来好像你的身体从你出生的那一刻起就注定要行动。但事实并非如此。我们还没有谈到的一个重要因素是环境或外部因素如何影响细胞解读基因的方式。

北卡罗莱纳大学教堂山分校医学院精神病学饮食失调杰出教授辛西娅·m·布里克博士在电子邮件中说:“表观遗传学实际上并没有改变DNA的序列——它保持不变。”“但它指的是影响基因解读或表达方式的变化。”

什么样的变化?据Bulik说,各种各样的。“例如,一种表观遗传变化是DNA甲基化,”她说。“当一个甲基被添加到DNA分子的一部分时,它就会阻止DNA分子被‘读取’,从而无法表达。这种基因不会产生蛋白质,因为它基本上是沉默的。”

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表观遗传学是由什么引起的呢?

Bulik解释说:“表观遗传变化可能是由我们所接触的环境因素引起的,比如吸烟、饮食、创伤和其他环境暴露。”“最酷的是,即使DNA序列没有改变,这些‘表观遗传修饰’仍然可以代代相传。所以它们是可遗传的。我们不仅传递我们的DNA,还传递这些如何解读DNA的指令。”

Bulik也是北卡罗来纳大学饮食失调卓越中心的创始主任和北卡罗来纳大学精神病学基因组学中心的联合主任,他对表观遗传学有一个最喜欢的例子。“我最喜欢的一个例子就是海龟的性别决定,”她说。“我们知道温度决定了海龟是变成雄性还是雌性(性命运),但是研究人员发现这个过程实际上是表观遗传的。温度会影响一个基因,这个基因控制另一个基因的“表观遗传”状态,这是决定性基因。不同于人类,性别差异存在于X染色体和Y染色体上,而在海龟中,基因差异并不决定性别——相反,环境线索(在这种情况下,温度)影响表观遗传机制开启或关闭决定性别的基因."

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表观遗传学的现在和未来

在新闻中有很多关于表观遗传学的讨论,以及它对未来健康的影响我们吃我们生活在哪里,我们与谁互动,我们什么时候睡觉,我们如何锻炼等等,这些都有可能引起化学变化,随着时间的推移开启或关闭基因。随着研究人员对外部因素的研究,表观遗传学领域正在迅速发展影响的事情比如发展某些慢性疾病和行为障碍的风险,以及如何调整预防和治疗策略来解决这些问题。但Bulik表示,人们对其可能的承诺存在一些误解。

“人们似乎认为表观遗传学将是一切问题的答案,”她说。“如果我们不能从遗传学上立即得到答案,他们就会立即转向表观遗传学,而不是耐心地意识到我们有时需要非常大的样本量来识别影响疾病风险的基因。”表观遗传研究非常困难,因为不同研究的条件必须非常恒定,才能确保有复制。它们是互补的技术,都可以用来回答有关疾病原因的重要问题。”

至于Bulik目前和未来在饮食失调领域的工作——这种情况在很大程度上受到遗传和环境因素的影响-表观遗传学将发挥关键作用。Bulik说:“我们正在对同卵双胞胎进行研究,他们在神经性厌食症(一个患病,另一个没有)方面表现不一致。”“由于同卵双胞胎基本上有相同的DNA序列,并不是DNA序列导致一个双胞胎患病而另一个没有患病。那么,是什么导致了这种差异呢?一件事将环境因素:一个双胞胎进入体操,教练让他们饮食和身体羞辱他们,如果他们体重增加导致她继续严重的饮食,而另一个在管弦乐队演奏小提琴和没有评论过她的身体一边或形状。但另一种可能性是,双胞胎之间的表观遗传变化可能会影响患病风险。因此,我们将研究这对双胞胎之间的差异,看看基因表达的差异是否与一个患病而另一个保持健康有关。”

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