脊椎動物中基因組印跡的進化起源和功能的初步研究.pdf

1、基因組印跡是一種導致特定基因根據(jù)親本來源進行單等位基因表達的表觀遺傳現(xiàn)象，這些特定基因稱為印跡基因。印跡基因親本差異性的表觀遺傳修飾建立于配子發(fā)生期間并在胚胎發(fā)育期間一直維持。在哺乳動物中，基因組印跡造成父母本基因組的不等性和互補性而限制單性生殖。目前僅在有花植物和胎生哺乳動物中檢測到基因組印跡，因而基因組印跡的進化起源長期以來一直是研究者感興趣的重要課題，然而其具體的進化機制以及生物學功能目前仍很不清楚。
　　 先前的人工雌核

2、發(fā)育實驗表明，在二倍體魚類中也存在一定程度的父母本基因組的不等性和互補性，且轉(zhuǎn)入的外源基因還表現(xiàn)出親本差異性甲基化，提示低等脊椎動物中有可能存在類似基因組印跡的現(xiàn)象。金魚和彭澤鯽同為鯽魚的兩個亞種，然而前者為兩性生殖二倍體，后者為單性生殖多倍體，為研究基因組印跡的進化起源提供了良好的實驗系統(tǒng)。本研究分析了不同生殖方式和染色體倍性魚類中notail(nt1)基因的甲基化情況及其與基因表達的關(guān)系，并對其中的分子機制進行了初步研究，所得主要結(jié)

3、果如下:
　　 1)ntl近端啟動子CpG島在兩性生殖二倍體金魚卵子中高度甲基化，精子中不甲基化;而在單性生殖多倍體彭澤鯽卵子中完全不甲基化。
　　 2)金魚中ntl母源特異性甲基化導致了父母本等位基因在胚胎發(fā)育早期的表觀遺傳不對稱性;但與哺乳動物印跡基因不同，ntl母源甲基化在受精后逐漸去除并在囊胚中期完全去甲基化，從原腸晚期開始父母本等位基因均又重新甲基化而不再存在差別。
　　 3)金魚ntl父源非甲基化等位

4、基因在2細胞期即開始轉(zhuǎn)錄，母源甲基化等位基因在卵裂期不轉(zhuǎn)錄，說明母源特異性甲基化抑制了其轉(zhuǎn)錄而導致了父母本等位基因在胚胎發(fā)育早期功能的不等性和互補性，具有限制單性生殖的功能。
　　 4)兩性生殖二倍體斑馬魚中，ntl也表現(xiàn)出母源特異性甲基化和在胚胎發(fā)育早期表觀遺傳的不對稱性和父母本等位基因功能的不等性和互補性。
　　 5)金魚和彭澤鯽ntl上游啟動子存在一段缺陷型串聯(lián)重復序列(TG)n差異，金魚較之彭澤鯽多出約110bp

5、，且(TG)n在斑馬魚ntl啟動子相應位置也同樣存在，其長度與金魚中的相當。表明這一重復序列在進化上的保守性，有可能在DNA甲基化過程中發(fā)揮作用。
　　 6)在斑馬魚中利用TALEN誘導產(chǎn)生多種(TG)n突變類型，建立了在基因組中靶向突變串聯(lián)重復序列的技術(shù)。
　　 本研究提示基因組印跡起源于最低等的脊椎動物，具有限制單性生殖的功能，與脊椎動物祖先基因組加倍后的二倍化和生殖方式轉(zhuǎn)換過程有關(guān)。靶向突變串聯(lián)重復序列技術(shù)的建立為