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2号站代理研究:早期表观遗传变化调节小鼠的自主运动

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每个男人、女人和老鼠都有不同程度的自愿体力活动。有些人心甘情愿地一天跑几英里,心里却没有目的地,而另一些人只是在需要到达某个地方时才步行。12月2日发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一项研究显示,小鼠在早期发育过程中选择进行多少体力活动受到表观遗传变化的影响。
 
“这项研究清楚地表明,自愿对表观遗传影响锻炼行为是敏感,这一点是重要的,因为,正如作者指出的那样,这意味着有一个关键期在童年运动行为的“设定点”,“布鲁玛Lesch,耶鲁大学的表观遗传学研究员并没有参与这项研究,讲述了科学家在一封电子邮件。“这提出了一个关键问题:在生命后期改变表观遗传标记会改变行为表型吗?”
 
在这项研究的前期工作中,贝勒医学院研究表观遗传学的Robert Waterland和他的团队一直在研究能量平衡——动物正常摄入的卡路里与正常消耗的卡路里的比例——处于早期发展阶段。为了测试实验胚胎学如何影响这种平衡,团队专注于特定亚型的下丘脑中的神经元称为AgRP神经元长期以来被认为是控制动物吃的食物量,因此管理其能量平衡和随着时间的推移,它经历了肥胖的可能性。
 
为了测试DNA甲基化对agp神经元的影响,研究人员敲除了Dnmt3a的表达,2号站这是一种控制哺乳小鼠agp神经元DNA甲基化的基因。科学家们预计,与野生型小鼠相比,破坏这些神经元上的DNA甲基化会导致敲除小鼠吃得更多,堆积更多的脂肪。但事实并非如此,敲除基因的老鼠只比野生型老鼠略重。
 
“如果你查阅有关能量平衡调节的教科书,你会发现它们会讲到AgRP神经元及其在调节食物摄入方面的经典作用,”沃特兰说。但我们并没有看到这一点。我们根本没有看到。”
 
于是他们又试了一次。这一次,他们在相同的发育阶段以相同的方式敲除了相同的基因。他们用同样的食物喂养老鼠。但现在,他们给了这些动物8周的滚轮。“这就是我们看到的最深刻的区别,”沃特兰说。“与每晚跑6公里的野生型小鼠相比,这些基因敲除小鼠只跑了大约一半的距离。”
 
虽然所有的老鼠在被给予轮子后都减掉了一些身体脂肪,但跑得多的老鼠比久坐不动的老鼠减掉的更多。
 
研究小组还注意到他们所观察到的一些分子变化,比如另一种基因Bmp7的表达增加,在基因敲除小鼠中,Bmp7与脂肪组织的形成有关。Lesch说:“在体内表观遗传学研究中,表观遗传学变化与行为表型之间的确切联系有些模糊。”“研究表明,存在广泛的表观遗传变化,广泛的基因表达变化,以及对行为的明显影响,但尚不清楚这三种影响在分子水平上究竟是如何联系的。”
 
根据沃特兰的说法,在阐明活动水平差异背后的机制的同时,2号站代理显而易见的下一步是看看这些结果对人类意味着什么。小鼠下丘脑中发生的许多表观遗传调控是在所谓的哺乳期,即出生后21天内建立的。“这就是我们干扰的过程,”他说。但对人类来说,时间可能不同。
 
“整个演示……理查德·亨特(Richard Hunter)在一封电子邮件中告诉《科学家》杂志。亨特在马萨诸塞大学(University of Massachusetts)研究神经表观遗传学,没有参与这项研究。“值得注意的是,(科学家们)正在研究的发育时间点与”影响动机的下丘脑神经元连接的发育完全重合,这表明有必要探索动机和锻炼之间可能存在的发育联系。

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