PNAS：挑战常规！首次观察到dsRNA直接进行代际传递

　　2016年10月20日讯 基因遗传的基础理论是众所周知的：在繁殖期间，双亲传递各自一半的DNA给它们的后代。这种遗传配方被认为含有一个新的有机体构建和操作它的机体所需的所有信息。

　　但是最近的研究已表明在一些物种中，亲本的生活经历能够改变它们的后代。营养不良、接触毒素或者患病能够导致亲本的基因表达模式变化，而且在一些情形下，这些变化能够传递到下一代。然而，导致这种效应---被称作非基因遗传（non-genetic inheritance）---的机制是一个谜。

　　在一项新的研究中，来自美国马里兰大学的研究人员提供一种令人吃惊的可能解释。他们首次在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中观察到双链RNA（dsRNA）分子---能够沉默细胞内的基因的DNA近亲---能够直接由亲本传递到后代。重要的是，在亲本中dsRNA分子产生的基因沉默效应也在它们的后代中持续存在。这提示着作非基因遗传机制可能比任何人所猜测的还要简单。相关研究结果于2016年10月17日在线发表在PNAS期刊上，论文标题为“Extracellular RNA is transported from one generation to the next in Caenorhabditis elegans”。

　　论文通信作者、马里兰大学细胞生物学与分子遗传学系助理教授Antony Jose说，“这是我们首次观察到dsRNA分子进行代际传递。人们之前提出的假设就是dsRNA改变亲本的遗传物质，而且这种发生改变的遗传物质被传递到下一代。但是我们的观察结果提示着RNA直接跳过中间阶段。”

　　Jose和他的团队（包括Julia Marré和Edward Traver）将利用一种荧光标签进行标记的dsRNA导入到秀丽隐杆线虫的循环系统中。他们随后观察到这些荧光标记的dsRNA分子本身从亲本的循环系统迁移进等待受精的卵细胞中。

　　在一系列令人吃惊的事件中，这些dsRNA分子中的一些不能够沉默亲本中的基因，这是因为这些dsRNA序列不与亲本基因中的任何序列相匹配。但是当亲本线虫的后代获得来自它的另一个亲本的匹配性的基因拷贝时，这些dsRNA分子确实沉默这些后代中的基因。这提示着在一些情形下，dsRNA的基因沉默效应可能跳过整整一代。

　　Jose说，“我们观察到dsRNA能够进行代际传递是令人吃惊的。我们的结果为亲本所处的环境如何能够影响后代提供一种具体机制。但是观察到一个亲本能够传递信息来沉默它不拥有的基因是更令人吃惊的。”

　　Jose和他的同事们未曾期待dsRNA在信息代际传递中发挥着如此一种直接的作用。Jose解释道，鉴于很多病毒将dsRNA包括在它们的生命周期中，认为活细胞的自然防御系统会阻止dsRNA进入它的子细胞中是合理的。

　　Jose补充道，“它是非常令人吃惊的。人们常认为下一代会得到保护，但是我们正观察到所有的这些dsRNA分子被传递到下一代。当卵细胞等待受精时，它们利用相同的机制来吸收营养物。下一代不仅获得营养物，而且也会获得信息。”

　　Jose和他的同事们希望更多地了解dsRNA跨代沉默基因的准确机制。

　　Jose说，“有迹象表明类似的事情可能在人体中发生。我们知道RNA存在于人血液中。但是，我们并不知道这些RNA分子来自何处，它们去向何处或它们精确地做什么。我们的研究揭示出一种激动人心的可能性：它们可能是从亲本传递到它们的后代的信息。”