摘要： 我們知道，在人類等哺乳動物的繁衍過程中，大多數基因都會遺傳兩份拷貝——一份來自父親，一份來自母親。但是，基因很少，我們只遺傳了父母或母親的一個副本，另一個副本永遠關閉沉默。這些基因...

我們知道，在人類等哺乳動物的繁衍過程中，大多數基因都會遺傳兩份拷貝——一份來自父親，一份來自母親。但是，基因很少，我們只遺傳了父母或母親的一個副本，另一個副本永遠關閉沉默。這些基因被稱為印記基因。許多印記基因對胚胎和胎兒出生后的生長發育起著重要的調節作用，對行為和腦功能也有很大的影響。印記基因異常也會誘發癌癥。可想而知，如果本該失活的印記基因的拷貝沒有被關閉，將會產生非常嚴重的后果。

細胞如何確保這些印記基因“保持安靜”？在此之前，科學家只知道與DNA甲基化相關的表觀遺傳學在這一過程中發揮了重要作用。然而，最近，霍華德休斯醫學研究所(HHMI)的張毅教授及其研究團隊在《自然》雜志上發表的一篇文章揭示了一種新的機制:修飾的組蛋白可以阻斷小鼠體內一些印記基因的活性。

張毅說，關閉印記基因的新機制的發現也引發了許多挑釁性的問題。\"我們相信這項研究將開辟一個新的研究領域.\"

或者說沉默印跡機制一直是基因調控研究的核心焦點。自從30多年前在哺乳動物中首次發現印記基因以來，科學家們只發現了一種可以關閉印記基因的細胞機制——通過用甲基小分子修改DNA的表觀遺傳學。在這項新的研究中，張毅和他的同事發現了一種沉默一些印記基因的新方法:組蛋白H3第27位賴氨酸的三甲基化。抑制H3K27me3過程將激活印記基因的沉默拷貝。這項研究還鑒定了76個可能屬于小鼠這類發育基因的基因。

圖案:發育過程中H3K27me3的印記基因機制。圖片來源:自然

基因在進化中非常古老，它們可以在許多生物中找到，從植物到人類到老虎。例如，獅子和老虎雜交產生的兩種不同類型的后代涉及印記基因。如果母親是獅子，她會生下一只虎獅，通常比它的父母小。但如果母親是老虎，就會生下獅虎。獅虎比獅子、老虎和虎獅更大更強壯。這意味著物種間雌雄印記基因的差異導致了兩個后代大小的差異。

張毅說，研究人員需要更多地了解印跡過程和涉及的基因。但是這個新發現強調了印記的重要性。他說，這第二種沉默機制可能已經演變成了一種備用方案。

印記錯誤可能會導致嚴重的問題。因為印記基因只有一個功能等位基因。如果拷貝有缺陷，可能會出現發育異常，如安格爾曼綜合征，導致兒童學習困難、言語問題和癲癇發作。另外，如果應該被印記的基因有兩個副本，就會出現問題，比如Beckey-Wiedemann綜合征，會導致寶寶孕期生長過快，出生后出現各種并發癥。

在通過輔助生殖技術懷孕的兒童中，科學家們觀察到印記基因相關疾病的發病率增加。尚不清楚原因，但張毅認為這些技術可能會導致印記基因出現問題。不過也有可能印記基因問題和不孕本身有關。他認為，更好地了解印記基因可以幫助科學家找到減少這些疾病發生的方法。

錯誤的標記也可以解釋研究人員在試圖克隆哺乳動物時遇到的一些困難。通常，印跡標記在生殖細胞前體細胞中被擦除，然后在卵子或精子中被重寫。以往的研究表明，擦除和重寫階段的錯誤會影響克隆胚胎的正常發育。