南京大学模式动物研究所朱敏生实验室在《PNAS》发表关于极性超显性遗传现象分子机制的重要研究成果

　　

   2015年10月21日，《美国科学院院报》（PNAS）在线发表了模式动物所朱敏生实验室及合作实验室的最新研究成果“Regulation of DLK1 by the maternally expressed miR-379/miR-544 cluster may underlie callipyge polar overdominance inheritance”。南京大学博士研究生高云倩、陈鑫为论文的第一作者，朱敏生教授为通信作者，南京师范大学陈华群教授等为合作作者。

   在遗传学上，杂合子的适应性有时比纯合子更强，父母平平，有时后代却很强，这就是遗传学中所谓的超显性（overdominance）遗传现象；有时杂合子的适应性与其染色体亲本来源有关，如强弱不同的父母，其后代可强，但父母双方都强，后代会弱，这就是所谓极性超显性（polar overdominance）遗传现象。1983年在美国发现一种公羊（SolidGold），其臀部和其他部分肌肉十分发达，且具有独特的极性超显性遗传现象，这就是后来著名的“美臀羊”（Callipyge）。有研究发现，美臀羊是由于DLK1-Dio3 印记区CLPG点突变引起的，只有突变来自于父亲的杂合体才出现美臀表型。长期以来，这种遗传规律吸引着遗传学家们的广泛关注，人们一直希望能阐明这种遗传方式的分子机制，但始终未能成功。

   DLK1-Dio3 印记区存在有一个miRNA簇（miR-379 cluster），研究人员推测母源miR-379簇可能是介导极性超显性遗传现象的关键分子。为验证这一假设，作者以小鼠为模式动物，通过引入3个lox P位点的方法，成功敲除了含50余个miRNA的小鼠基因簇，建立了稳定、纯遗传背景的基因敲除小鼠。该小鼠的臀大肌和其他肌肉都出现肥大、肌肉的快纤维比例增加，与美臀羊的肌肉特征非常相似。研究还发现，小鼠肥大肌肉中的DLK1蛋白表达量明显升高，miRNA329 （miR-379簇的成员）可以抑制其表达。鉴于DLK1具有促进肌肉肥大的功能，研究人员首先提出了一个美臀羊产生和极性超显性的遗传学模式 (如下图)。 该模式的发现，不但首先证实了表观遗传对经典遗传遗传性状具有直接调控作用，同时也为超显性、甚至杂交优势的分子机制研究提供了一个全新思路。
 

供稿人：南大模式所孙倩