早期生活经历影响成人大脑中的DNA

在长期存在的自然与培育问题中，一项新的研究表明两者之间存在一种有趣的联系。Salk研究所的科学家在“ 科学 ”杂志上报道说，母鼠的母亲类型为她的幼犬提供了实际改变DNA的类型。这项工作为研究童年环境如何影响人类大脑发育提供支持，并可提供对抑郁症和精神分裂症等神经精神疾病的见解。

Salk遗传学实验室的教授Rusty Gage说：“我们被告知，我们的DNA是稳定不变的，它使我们成为现实，但实际上它更具活力。” “事实证明，细胞中有一些基因可以复制自己并移动，这意味着，在某些方面，你的DNA确实会发生变化。”

至少十年来，科学家们已经知道，哺乳动物大脑中的大多数细胞都会经历DNA的变化，从而使每个神经元与其邻近的神经元略有不同。其中一些变化是由“跳跃”基因引起的 - 正式称为长穿插核元素(LINEs) - 从基因组中的一个点移动到另一个点。2005年，Gage实验室发现一种名为L1的跳跃基因已经被人们所知，它可以将自身复制并粘贴到基因组中的新位置，从而可以在神经元脑细胞中发挥作用。

该团队假设这些变化在脑细胞之间创造了潜在有益的多样性，微调功能，但也可能导致神经精神疾病。

“虽然我们已经知道一段时间细胞可以获得DNA的变化，但据推测它可能不是一个随机的过程，”前Salk研究员和该研究的第一作者Tracy Bedrosian说。“也许大脑或环境中存在导致变化或多或少频繁发生的因素。”

为了找到答案，Gage，Bedrosian及其同事首先观察了小鼠与其后代之间母体护理的自然差异。然后他们从后代的海马体中观察DNA，这种情况涉及情绪，记忆和一些非自愿的功能。研究小组发现了孕产妇护理与L1拷贝数之间的相关性：患有专心的母亲的小鼠跳跃基因L1的拷贝较少，而那些疏忽母亲的小鼠具有更多的L1拷贝，因此其大脑中的遗传多样性更多。

为了确保差异不是巧合，该团队进行了一系列对照实验，包括检查每个窝的父母的DNA，以确保后代不仅仅从父母那里继承了他们的L1数量，以及确认额外的DNA实际上是基因组DNA而不是细胞核外的杂散遗传物质。最后，他们交叉抚育后代，以便由疏忽的母亲所生的老鼠由专心的母亲抚养，反之亦然。L1数字与母性风格之间存在相关性的初步结果：由疏忽母亲所生的小鼠，但由细心的母亲抚养的小鼠，其生存的小鼠比小心勃勃的母亲所生的老鼠少，但却被忽视的小母亲抚养。

研究人员假设母亲疏忽的后代受到的压力更大，而且不知何故，这导致基因复制并更频繁地移动。有趣的是，母亲护理与其他已知跳跃基因的数量之间没有相似的相关性，这表明L1具有独特的作用。接下来，研究小组研究了甲基化 - DNA上的化学标记模式，表明基因是否应该被复制，并且可能受到环境因素的影响。在这种情况下，其他已知的跳跃基因的甲基化对于所有后代都是一致的。但与L1不同的是：有疏忽母亲的小鼠的甲基化L1基因明显少于那些有细心母亲的小鼠，这表明甲基化是导致L1基因活动的机制。

“这一发现与儿童忽视的研究一致，这些研究也表明其他基因的DNA甲基化模式也发生了变化，”Gage说，他持有Vi和John Adler年龄相关神经退行性疾病研究主席。“这是一个充满希望的事情，因为一旦你理解了一种机制，你就可以开始制定干预策略”

研究人员强调，目前还不清楚是否存在增加的L1元素的功能性后果。未来的工作将检查小鼠在认知测试中的表现，例如记住迷宫中的哪条路径导致治疗，是否可以与L1基因的数量相关联。

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