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朱敏生实验室在《PNAS》发表关于极性超显性遗传现象分子机制的重要研究成果
2015-10-23     

             2015年1021日,《美国科学院院报》(PNAS)在线发表了模式动物所朱敏生实验室及合作实验室的最新研究成果“Regulation of DLK1 by the maternally expressed miR-379/miR-544 cluster may underlie callipyge polar overdominance inheritance”。南京大学博士研究生高云倩、陈鑫为论文的第一作者,朱敏生教授为通信作者,南京师范大学陈华群教授等为合作作者。

       在遗传学上,杂合子的适应性有时比纯合子更强,父母平平,有时后代却很强,这就是遗传学中所谓的超显性(overdominance)遗传现象;有时杂合子的适应性与其染色体亲本来源有关,如强弱不同的父母,其后代可强,但父母双方都强,后代会弱,这就是所谓极性超显性(polar overdominance)遗传现象。1983年在美国发现一种公羊(SolidGold),其臀部和其他部分肌肉十分发达,且具有独特的极性超显性遗传现象,这就是后来著名的美臀羊Callipyge)。有研究发现,美臀羊是由于DLK1-Dio3 印记区CLPG点突变引起的,只有突变来自于父亲的杂合体才出现美臀表型。长期以来,这种遗传规律吸引着遗传学家们的广泛关注,人们一直希望能阐明这种遗传方式的分子机制,但始终未能成功。

       DLK1-Dio3 印记区存在有一个miRNA簇(miR-379 cluster),研究人员推测母源miR-379簇可能是介导极性超显性遗传现象的关键分子。为验证这一假设,作者以小鼠为模式动物,通过引入3lox P位点的方法,成功敲除了含50余个miRNA的小鼠基因簇,建立了稳定、纯遗传背景的基因敲除小鼠。该小鼠的臀大肌和其他肌肉都出现肥大、肌肉的快纤维比例增加,与美臀羊的肌肉特征非常相似。研究还发现,小鼠肥大肌肉中的DLK1蛋白表达量明显升高,miRNA329 miR-379簇的成员)可以抑制其表达。鉴于DLK1具有促进肌肉肥大的功能,研究人员首先提出了一个美臀羊产生和极性超显性的遗传学模式 (如下图)。 该模式的发现,不但首先证实了表观遗传对经典遗传遗传性状具有直接调控作用,同时也为超显性、甚至杂交优势的分子机制研究提供了一个全新思路。


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