基因與基因體學 科學報導 表觀遺傳學

九月月初介紹文: 表觀遺傳學遠超過我們的想像

我們身上的所有細胞雖然都具有相同 DNA 序列,但卻能夠分化成像是皮膚細胞或是肌肉細胞等等表現不同作用。其中,很大一部分與表觀遺傳學有關係。透過組蛋白的尾端上不同的修飾,如甲基化和乙醯化等,使一些基因受到影響,造成染色質的凝聚,進而調節基因的表達方式。而表觀遺傳學也在歷史上留下著名的例子,像是 20 世紀中的荷蘭大饑荒。科學家發現當時出生的嬰兒在長大成人後不僅有較高風險患有糖尿病、肥胖以及精神分裂症。他們進一步去分析這群在饑荒時期出生人的基因發現一種特定基因受到抑制,而該基因與燃燒身體能量有著重要的關聯[1]。這也解釋身體為了忍受飢荒而去改變抑制了能量的消耗。

當然在長久的歷史中,人類遭遇過許多大饑荒,但為何今天大多數人身上這種特定基因並沒有受到抑制? 由於表觀遺傳學並非像遺傳一樣一代一代的傳下去,有些特徵只會表現在幾代並會消失。這樣的好處使科學家能夠利用這種可轉變性去研究各種治療疾病的方法。另一個有趣的表觀遺傳學例子—蜜蜂。蜂后與工蜂的基因序列雖然相同,但從生理到外觀特徵兩者差異甚大。由於蜂后的食物為蜂王漿其內涵有一種胞嘧啶甲基轉移酶使蜜蜂 DNA 中的胞嘧啶鹼基甲基化去修飾特定 DNA,進而使一方成為蜂后其餘則成為工蜂 [2]。

相較於 DNA 的表觀遺傳學來說,RNA 表觀遺傳學顯得較為被忽略。由於 RNA 的不穩定性以及儀器的限制使科學家對於 RNA 的研究上受到許多限制。透過科技的進步 RNA 的表觀遺傳學在近幾年來也越來越受到重視,其中又指 N6-甲基腺苷(m6A)受到相當大的關注。m6A 在真核生物中最為常見的後轉錄修飾,並在 RNA 代謝中扮演重要的角色包括 mRNA 加工,從細胞核到細胞質的輸出、翻譯、衰變都具有相當大的關係[3]。這個月 The Investigator 會為大家介紹關於 RNA 表觀遺傳學的文章,一起來認識這個在生醫方面相當新的一個領域。

圖片來源:https://goo.gl/tTiSDm

參考文獻:

  1. Carl Zimmer. The Famine Ended 70 Years Ago, but Dutch Genes Still Bear Scars. NY TIMES (Jan. 31, 2018). https://goo.gl/VCQAB3
  2. He XJ, Zhou LB, Pan QZ, Barron AB, Yan WY, Zeng ZJ. Making a queen: an epigenetic analysis of the robustness of the honeybee (Apis mellifera) queen developmental pathway. Mol Ecol. 2017 Mar;26(6):1598-1607. doi: 10.1111/mec.13990.
  3. Dai D, Wang H, Zhu L, Jin H, Wang X. N6-methyladenosine links RNA metabolism to cancer progression. Cell Death Dis. 2018 Jan 26;9(2):124. doi: 10.1038/s41419-017-0129-x.

撰文│ 高唯真
審稿│ 魏廷燕

About the author

高唯真

日本東北大學研究所。目前努力適應日本生活以及學習日文,主要專攻癌症方面基因和蛋白質的表達。對於細胞生物方面充滿的熱情及好奇,希望藉由Investigator 能與各不同領域的朋友一起學習交流。

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