表观遗传学导致了同卵双胞胎之间的体重差异

父母超重会显著增加肥胖的风险，但特定突变的遗传并不总是能解释为什么会这样。在1月28日发表的一项研究中细胞研究人员发现，决定一个人是否容易肥胖的关键因素不是DNA序列，而是基因表达的差异。在基因相同的小鼠和人类双胞胎中，表观遗传标记改变了体重控制基因的活性，从而产生了不同的瘦个体和肥胖个体亚群。研究结果揭示了表观遗传开关在解释肥胖的个体差异方面的关键作用。

该研究的资深作者、马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的J. Andrew posisilik说:“我们对使同卵双胞胎变得不那么相同的机制很感兴趣，以及这些机制是如何导致疾病的。”“如果双胞胎可以在本质上彼此不同，这意味着我们每个人都可能有不同的结果。”

一条线索来自2010年的一项基因组生物学研究(DOI: 10.1186 / gb - 2010 - 11 - 11 - r111)的研究表明，基因相同的老鼠在一种名为Trim28的蛋白质中存在突变，它们的体重表现出高度的变异性，这表明这种蛋白质可能引发表观遗传变化，从而导致肥胖的个体差异。

为了探索这一想法，Pospisilik和他的团队培育了大量trim28缺陷小鼠，这些小鼠具有相同的遗传背景和相同的环境条件。这些小鼠被分成两个不同的种群，在体重上有显著差异。缺乏trim28的肥胖小鼠表现出表观遗传调控的“印迹”基因表达受损，如Nnat和Peg3，这些基因可以改变生长和体重。

为了测试这些发现是否适用于人类，研究人员检查了22名瘦子和18名肥胖的青春期前儿童的脂肪组织样本，这些儿童进入诊所接受择期手术。引人注目的是，具有trim28缺陷组织样本的肥胖儿童显示出与trim28缺陷肥胖小鼠相同的表观遗传变化。

接下来，研究人员分析了基因相同的公开数据集双胞胎，分别由一名肥胖人士和一名精瘦人士组成。与苗条的双胞胎相比，肥胖双胞胎的TRIM28水平往往较低，控制体重的印迹基因的活性也较低。

Pospisilik说:“在昆虫中，人们对基因相同的生物之间存在着显著不同的特征进行了大量研究，这可以解释工蚁、兵蚁或蜂王等种姓的存在。”“我们的研究表明，这种被称为多酚的概念也适用于哺乳动物。”

尽管进化意义还不完全清楚，但这种表观遗传变化(可以遗传或被环境因素修改)可能会让一个物种适应或生存在极端条件下。例如，饥饿可能会产生表观遗传变化，从而引发一个独特的个体亚群的出现，这些个体亚群发展出大量的脂肪储备。“在不改变DNA的情况下产生具有不同特征的个体的开关式机制在种群水平上提供了选择优势，”posisilik说。“多酚现象允许紧急情况或B计划版本，使物种通过短暂的选择压力。”

在未来的研究中，Pospisilik将继续研究其潜在的分子机制表观遗传变化导致肥胖等特征的个体差异。由于Trim28的缺乏也会增加小鼠患癌症和焦虑的风险，他们还将研究这种蛋白质在行为和疾病中的更广泛作用。

最后，这项研究可能具有重要的临床意义。“这些发现为疾病相关的表观遗传效应开辟了一个新的竞技场，”posisilik说。“以前，人们会认为表观遗传学可以适度地增加或减少生物体的特征，然后表观遗传学疗法可以改变或对抗这些变化。我们的研究表明，这些变化可能不仅是连续发生的，而且可能有高度稳定的区域。这表明，我们可能能够改变生理机能，产生一种固有的稳定状态，以保持苗条或肥胖。”