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加國研究發現植物具有健忘症


這項發現的重要性在於,能進一步了解基因調控,尋求更高作物產量,更能抗禦疾病,以及對環境壓力更有抵抗力的農作物。這些全都是為了幫助改善世界糧食供應。 但更重要的是,這項發現,可能會讓我們對表觀遺傳如何在人體內運作,有新的認識。這將有助於開發新的方法,修改我們的基因組成,幫助我們避免如癌症等疾病。

儘管我們身體細胞的基因幾乎完全相同,但是每一種細胞類型都有獨特的一組基因。對DNA受損的蛋白質進行改變,稱為「表觀遺傳的修改(epigenetic modifications)」,因為他們改變基因的模式,卻沒更動實際的DNA序列。然而,如同DNA序列的變化,表觀遺傳的修改可以從母細胞傳遞到子細胞,確保每一個細胞系,都得到適當的特點,而且一直延續下去。

這個過程必須一代一代重覆。有足夠的證據顯示,在動物的發展初期,有一連串的表觀遺傳重新改變程序(epigenetic reprogramming),能夠有效重置這個系統。有些基因更積極地重置。在任何一種組織細胞內,從事同樣過程的基因,卻可能完全沒有重置。

有一種基因完全不同於其他的,因為它幾乎總是表徵遺傳不活躍的(epigenetically inactivated)。這些基因由轉座子(transposons),又名「跳躍基因」來攜帶,轉座子是誘發有機物突變的物質,可以不同方式來修改其宿主細胞的基因,例如,導致誘發癌症。

研究者對玉米實驗,認為維持表徵遺傳狀態的傾向,可依基因組內轉座子的位置而改變。

許多有機體,從蠕蟲到人類,甚至是植物,學會了藉由表徵遺傳沉默(epigentically silencing)來馴服轉座子。如果轉座子不能表達自己的基因,他們就不能跳躍。如果他們長時間不能跳躍,他們的DNA序列便會逐漸積累錯誤,慢慢變成分子化石(molecular fossils)。大多數有機體內的轉座子會像這樣保持沉默,但有些轉座子仍十分活躍。

美國國家科學基金會柏克萊分會(National Science Foundation at UC Berkeley)資助加州大學柏克萊分校教授Damon Lisch和Michael Freeling的實驗室研究。他們之前的研究結果顯示,玉米的表徵遺傳沉默一旦被觸發,玉米工廠會記住,並保持轉座子沉默。即使觸發狀態已停止,也會代代沉默下去。

主要研究者─加拿大的麥吉爾大學植物科學系教授Jaswinder Singh,這次有新發現。在基因組的某些位置,情況並非如此。在這些位置,即使觸發正常運作,轉座子也保持沉默,但是觸發消失後,轉座子又會被喚醒。這項名為「A Position Effect on the Heritability of Epigenetic Silencing」的研究,發表於2008年10月出版的PLoS Genetics期刊上。

植物中的「分子健忘症」之前從未被記載,也沒有人發現它與任何物種的基因組內的特定位置有關。由於這項研究顯示,表觀遺傳沉默的記憶能力與位置有關,植物基因的表觀遺傳學,可能比以往認為的更有趣、微妙。

這可能某種程度上涉及,某一特定基因或基因組必須每一代重新改變程序。我們現在可以使用轉座子來探測玉米基因組的表觀遺傳變化。結果可能是遺忘和記憶同樣重要。我們的研究結果顯示,被拭去的遺傳資訊可能是表徵遺傳機制的重要關鍵。



作者:駐加拿大台北經濟文化代表處科技組 現職:駐加拿大台北經濟文化代表處科技組
文章來源:麥吉爾大學
發佈時間:98.02.02






資料來源:國科會

 

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