美國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，親源基因在大腦發(fā)育過程及成人階段有著極為復(fù)雜的表達(dá)方式。母系大腦遺傳基因在大腦發(fā)育階段優(yōu)先表達(dá)，而在成人階段，情況則發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變，父系基因?qū)⑵饹Q定性的作用。該研究成果發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》雜志上。
人體內(nèi)印跡基因數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過想像 基因組是由母系和父系染色體構(gòu)成?；蛴≯E也稱作基因組印跡、配子印跡或親源印跡，是近年來發(fā)現(xiàn)的一種不遵從孟德爾定律的依靠單親傳遞某些遺傳學(xué)性狀的現(xiàn)象，也就是某些基因呈親源依賴性的單等位基因表達(dá)，其另一等位基因不表達(dá)或表達(dá)極弱，仿佛這些基因的不同親本來源的一對等位基因上帶有某種可供識別的印跡。具有這種現(xiàn)象的基因被稱為印跡基因。
由哈佛大學(xué)分子和細(xì)胞生物學(xué)系主任凱瑟琳·杜拉克及其實驗室的博士后研究員克里斯托夫·格雷格所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，對15天小鼠胚胎及成年小鼠大腦進(jìn)行的研究表明，約四分之一的大腦區(qū)域為印跡基因表達(dá)熱點，這些區(qū)域與進(jìn)食、交配、疼痛感、社交及動機(jī)性行為相關(guān)。
利用全基因組測序的方法，對小鼠大腦分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，已知的與小鼠大腦相關(guān)的1300多個基因，在不同階段會表現(xiàn)出對父系和母系基因的不同偏好。此前人們僅知道人體內(nèi)大約有不到100個印跡基因，而與大腦相關(guān)的印跡基因為45個。該研究表明，印跡基因在人體內(nèi)的數(shù)量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們的想像。
哈佛大學(xué)大衛(wèi)·黑格及喬治·普特南教授對一些罕見的大腦遺傳性疾病的分析顯示，在童年期，某些特定的母系和父系基因會發(fā)生沖突。有研究表明，胎兒發(fā)育過程中存在母系父系基因競爭現(xiàn)象。在胎兒發(fā)育時期，父系基因具有促進(jìn)胎兒對母系基因需求的作用，并會導(dǎo)致胎兒過度生長，而母系基因在此階段的作用與父系基因相反。
父系和母系基因在不同階段影響不同 該最新研究顯示，胎兒大腦的61%印跡基因源于母系，表明母系印跡基因影響大腦發(fā)育。成年之后，該比例翻轉(zhuǎn)。成人皮質(zhì)和下丘腦約70%的印跡基因來自父系，說明父系基因影響成年子女的大腦功能。
這項新的研究工作加深了人們對母系和父系基因內(nèi)部沖突時間表的理解。在胚胎發(fā)育期間以母系基因為主。童年期，母系和父系基因為競爭關(guān)系。成年后，父系基因占據(jù)主導(dǎo)地位。
數(shù)據(jù)還顯示，父系和母系基因在大腦發(fā)育及成年后的不同時期，基因表達(dá)具有高度動態(tài)調(diào)節(jié)特性，且父系和母系基因?qū)Σ煌竽X區(qū)域的影響也與人們此前的預(yù)料有很大的區(qū)別。
杜拉克及其同事在《科學(xué)》網(wǎng)絡(luò)版上還報告，母系與父系的X染色體對女性大腦皮質(zhì)表達(dá)也存在不同偏好，表明母系基因通過X-連鎖對成年女兒的大腦功能具有一定的影響。這一研究也表明，基因表達(dá)存在對母系和父系基因的不同偏好，性別差異會影響大腦功能以及疾病易感性。
科學(xué)家認(rèn)為，這項新的研究成果有助于人們了解父母雙方的基因如何以最低成本向子代轉(zhuǎn)移基因，從而
更有利于子代的發(fā)展等基因組印跡問題。同時，通過認(rèn)識到父系和母系基因在子代不同發(fā)育成長階段的不同影響和作用，也有助于科學(xué)家理解親源基因之間的競爭關(guān)系。
