PNAS:南京大学朱敏生实验组发表极性超显性遗传现象分子机制研

摘要 : 2015年10月21日，《PNAS》在线发表了南京大学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、陈鑫为论文的共同第一作者，朱敏生教授为通讯作者。

2015年10月21日，《PNAS》在线发表了南京大学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、陈鑫为论文的共同第一作者，朱敏生教授为通讯作者。

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。

原文链接：

Regulation of DLK1 by the mateRNAlly expressed miR-379/miR-544 cluster may underlie callipyge polar overdominance inheritance

原文摘要：

Inheritance of the callipyge phenotype in sheep is an example of polar overdominance inheritance, an unusual mode of inheritance. To investigate the underlying molecular mechanism, we profiled the expression of the genes located in the Delta-like 1 homolog (Dlk1)–type III iodothyronine deiodinase (Dio3) imprinting region in mice. We found that the transcripts of the microRNA (miR) 379/miR-544 cluster were highly expressed in neonatal muscle and paralleled the expression of the Dlk1. We then determined the in vivo role of the miR-379/miR-544 cluster by establishing a mouse line in which the cluster was ablated. The maternal heterozygotes of young mutant mice displayed a hypertrophic tibialis anterior muscle, extensor digitorum longus muscle, gastrocnemius muscle, and gluteus maximus muscle and elevated expression of the DLK1 protein. Reduced expression of DLK1 was mediated by miR-329, a member of this cluster. Our results suggest that maternal expression of the imprinted miR-379/miR-544 cluster regulates paternal expression of the Dlk1 gene in mice. We therefore propose a miR-based molecular working model for polar overdominance inheritance.

doi: 10.1073/PNAS.1511448112

作者：朱敏生

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