华盛顿[美国]6月30日消息:科学家通过研究由SMCHD1基因编码的一种名为SMCHD1的蛋白质的遗传，发现了一种解释孟德尔病的新方法。孟德尔病是由父母一方的卵子或精子的基因突变遗传而来的。
新加坡国立大学(NUS)生物科学系助理教授薛世峰领导的科学家团队通过研究由SMCHD1基因编码的SMCHD1蛋白的遗传，发现了一种新的方法来解释未解决的孟德尔疾病，这种疾病是由父母一方的卵子或精子的基因突变遗传的。SMCHD1基因的突变可能会导致诸如面部肩胛肱肌萎缩症(FSHD)(一种肌肉退行性疾病)和博斯马鼻肌小眼综合征(BAMS)(导致鼻子和眼睛异常)等疾病。
研究人员发现，来自母亲的SMCHD1基因控制了后代一组被称为HOX基因的基因表达，该基因决定了胚胎中身体部位沿头部到尾部轴线的位置。研究人员还发现，雌性斑马鱼体内SMCHD1的失活会导致HOX基因表达的改变，导致其后代出现骨骼缺陷。
这项研究由新加坡国立大学的研究人员领导，与A*STAR、耶鲁-新加坡大学和艾克斯-马赛大学合作，于2022年6月23日发表在《自然通讯》上。
遗传母亲的基因和结构缺陷
在哺乳动物中，SMCHD1在雌性的X染色体失活中起着关键作用，在这个过程中，X染色体的一个副本被随机选择并失活。这使得研究遗传自母亲的SMCHD1基因的作用具有挑战性，因为SMCHD1基因失活对雌性哺乳动物是致命的。
研究小组决定使用斑马鱼来解决这个问题。斑马鱼是一种脊椎动物，在生物医学研究中经常被用作模式生物。斑马鱼缺乏x -失活，这使得研究小组可以研究从母亲那里遗传来的SMCHD1基因的作用。研究人员将斑马鱼的SMCHD1基因灭活，以研究它如何影响斑马鱼后代的基因表达和结构发育。
新加坡国立大学的科学家观察到，SMCHD1蛋白是由母亲放入卵子的。雌斑马鱼SMCHD1基因的失活导致其受精卵中HOX基因表达的改变。HOX基因在确保婴儿身体不同部位的特定模式和特性方面发挥着重要作用。SMCHD1基因的缺失导致HOX基因的过早激活，导致斑马鱼后代的骨骼模式缺陷。
薛助理教授和她的团队展示了一个新的概念，即来自母亲卵子的蛋白质等基因产物可以控制发育中的胚胎中的基因表达。在卵子发育过程中，控制母亲产生的基因表达的因素可以在卵子与精子受精后为适当的基因激活创造条件。通过进一步的实验室研究，研究小组发现同样的原理也适用于哺乳动物。
解释未解决的遗传疾病
这项研究的结果可能会改变尚未解决的孟德尔疾病的解释方式。根据这项研究，父母的一些基因异常可能会在孩子身上表现出来，这为通过检查父母的基因构成来解释孩子的出生缺陷提供了可能。
“当我们想到遗传疾病时，我们通常认为是患者的突变导致了这种疾病。在我们的研究中，我们用斑马鱼发现，后代的异常不是由个体的基因突变引起的，而是由其母亲引起的。这将改变我们对未解决的遗传疾病的看法，”薛助理教授说。
未来的研究
在他们目前的研究之后，研究人员希望继续探索在分子水平上，母体基因如何控制出生后的胚胎基因表达。
“我们想从分子上了解，母亲的SMCHD1基因在后代的基因组上留下了什么标记，会影响胚胎。我们也有兴趣研究SMCHD1蛋白，它的突变涉及不同的疾病，以及它是如何工作的，”薛教授分享说。
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