“黄金鼠饼了解一下?”--------有意思的DNA甲基化现象

“黄⾦⿏饼了解⼀下?”--------有意思的DNA甲基化现象前⾔:贴⼀个⾃⼰写的随笔,为以后出的⼏篇学习笔记做⼀个⼩的预热!
  在⽣命科学的发展中,模式动物有着巨⼤的贡献,说起萌萌哒的模式动物,你的第⼀反应是什么?是传说中的实验⼩⽩⿏吗?
图⼀:我萌吗?
  但是我们今天的主⾓却是是⾃带⼟豪⾊的Agouti⼩⿏。但看图⽚你可能会纳闷了,为啥属于同种的⼩⿏,为什么体型和颜⾊差别这么⼤呢?这跟⽣着⽣着就没“⼟豪墨⽔”了有什么关系呢?
图⼆:同基因型的Agouti⼩⿏
  (ps:弄了半天这个基因型的符号没成功,所以直接在本地弄成图⽚上传啦~)
  有的朋友会说,这个问题so easy!,⾸先这些⼩⿏的个体基因肯定是不同,⽽且会不会是有什么基因突变造成的呢?要寻求这个问题的答案,我们⾸先来了解⼏个基本的知识:
不给力英文
  1:Agouti基因是⼀些哺乳动物的⽑⾊基因的控制基因,控制的⽑⾊为“⿏灰⾊”。正常情况下,啮齿
类动物的Agouti基因表达在⽪肤的⽑囊中,因此,Agouti基因的表达直接影响了⽪⽑的颜⾊。此外,Agouti基因表达产物和许多代谢相关的重要受体相互作⽤,Agouti的基因表达情况与能量代谢,肥胖,⼆型糖尿病,肿瘤的发⽣等相关。
  2:Agouti基因有很多显性、隐形等位基因。⽐如说,隐性等位基因a(nonagouti),是Agouti基因突变⽽来,不具有表达Agouti信号蛋⽩
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卷盘的能⼒,如果说是a/a型的⼩⿏,⽪⽑是纯⿊⾊的。A(lethal yellow)是⼀个致死的突变基因。杂合的⼩⿏⽪⽑是黄⾊的,⽽且体型⾮常的“肥⼤”!!
图三:A^y(lethal yellow)杂合⽼⿏
A (viable yellow)含有⾃带启动⼦的反转座⼦(可以理解为“跳跳基因”,⾮常的不安分,会在基因上跳来跳去)IAP(intracisternal A particle retrotransponson)的插⼊,导致了⼩⿏的Agouti基因过表达。从⽽引起⼩⿏的⽪⽑呈现黄⾊,并且会使⼩⿏出现肥胖等症状。(图三简直就是“黄⾦⿏饼”呀!)
生物多样性图四
  3:并不是基因相同表型就会相同。有时候基因完全⼀样,表型不⼀定会完全⼀样,这都要从表观遗传上原因。表观遗传的改变包括了DNA甲基化,组蛋⽩修饰,⾮编码RNA等。我们都知道DNA是由4个碱基---A,T,C,G构成的。DNA甲基化(接下来会了解到的)是指C(胞嘧啶)上多了⼀个化学修饰⽽已,这个化学修饰就是胞嘧啶上多挂了⼀个甲基(DNA甲基化可以发⽣在腺嘌呤的N-6位、鸟嘌呤的N-7位、胞嘧啶的C-5位等。但在哺乳动物中DNA甲基化主要发⽣在5’-CpG-3’的C上⽣成5-甲基胞嘧啶(5mC),此处感谢⼤神的指正@theViru )。DNA发⽣甲基化修饰之后,可能导致基因的⾼表达或者是低表达。
  回到之前提出的猜想问题,除了Agouti 基因以外,是不是个体的基因背景差异也会导致这种肥胖基因的出现呢? 为了解决这个问题,科学家们采取了“⾮常”⼿段, 让含有该突变的⼩⿏和同类系的⼩⿏近200代的近亲繁殖和强制性的杂合交配,得到的后代⼩⿏基本上没有任何遗传差异。
  Waterland博⼠和Dolinoy博⼠他们⼏乎没有遗传和表观的差异的A /a怀孕⼩⿏,分成2组,⼀组的饲料添加了VC,胆碱,叶酸,甜菜碱等可以促进DNA甲基化的⾷物,另⼀组则是正常的饮⾷,结果发现,喂有甲基化的饲料的组,⼩⿏出⽣后的⽪⽑表型颜⾊各异。进过研究发现,IAP 的启动⼦区域甲基化程度升⾼,导致了Agouti的基因沉默表达,⼩⿏的⽪⽑出现了偏棕⾊,IAP的启动⼦甲基化的程度
不同,⼩⿏的颜⾊也不同,但是它们的基因型都是⼀样的。这⼀结果显⽰,在母亲怀孕期间,通过饮⾷对表观遗传的修饰可以影响后代的表型。
  ⼈的Agouti 基因也已经被到了。主要表达在脂肪,睾丸,卵巢等地⽅。我们都知道孕妇在怀孕之初会不充叶酸等营养物质。⽽⼈类也有Agouti 基因,为什么⼈类的⽑⾊没有什么差异呢?Agouti 基因不在⼈的⽑囊中表达,且与⽑发着⾊没有什么关系。
  此外,在⽇常⽣活中,“奇趣”⽣物现象,⽐如说:⽣着⽣着没墨的⼩猫,还有着“⼗只橘猫九只胖,还有⼀只压倒炕”的橘喵。难到⾃带“⼟豪⾊”的⼩动物,都受这种神奇基因的影响嘛?(虽然之前介绍过Agouti基因表达有影响代谢的能⼒)
y y三聚氰胺树脂
图五:有⼀种萌叫做“⽣着⽣着没墨了”
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图六:橘猫是⼀种怎样的存在?
  但是,但是,但是!还未有科学依据显现这些有意思的⽣物表型和表观有关系,这些现象会让⼈不禁好奇的问:这些和Agouti基因相关嘛?和表观遗传学相关嘛?
  这些奇趣的⽣物学现象具体的机制,会随着今后的研究得到解释,此外还有很多未知的有意思的现象在等待探索和发现。
参考⽂献:
1;Dolinoy D C, Weidman J R, Waterland R A, et al. Maternal genistein alters coat color and protects Avy mouse offspring from obesity by modifying the fetal epigenome.[J]. Environmental Health Perspectives, 2006, 114(4):567-572.
modigliani2:Rosenfeld C S, Sieli P T, Warzak D A, et al. Maternal exposure to bisphenol A and genistein has minimal effect on A(vy)/a offspring coat color but favors birth of agouti over nonagouti mice[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2013, 110(2):537-542.
3:杨云青, ⾼丹玫, 郭宗圣. Agouti和Agouti相关蛋⽩的⼀些⽣物学内涵[J]. 动物学杂志, 2008, 43(5):144-152.

本文发布于:2024-09-23 10:17:30,感谢您对本站的认可!

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