遺傳與環(huán)境共同作用，決定個體的發(fā)育、生殖、衰老和行為等。在受到環(huán)境壓力脅迫時，生物體會產生適應性的應激反應。生物學家關注的科學問題是生物體產生的這些應激反應是否可以直接傳遞給后代，在后代尚未直接經(jīng)歷上一輩的環(huán)境脅迫時，便獲得某些性狀，使他們能夠更好地應對預期的環(huán)境變化和壓力脅迫。

8月2日，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員田燁研究組以封面長文形式在Nature Cell Biology上，在線發(fā)表研究成果The memory of neuronal mitochondrial stress is inherited transgenerationally via elevated mtDNA levels。該研究以線蟲為模型，發(fā)現(xiàn)了全新的跨代遺傳現(xiàn)象——神經(jīng)元的線粒體應激通過神經(jīng)與生殖腺的信號交流，誘導后代個體攜帶更高拷貝的線粒體DNA（mtDNA），導致后代繼承了母本的線粒體未折疊蛋白反應（Mitochondrial unfolded protein response, UPR^mt）。這一跨代遺傳現(xiàn)象通過母系遺傳，可以在后代中代代相傳（>50代）。課題組前期研究（Cell）鑒定的Wnt信號不僅參與神經(jīng)與腸道的線粒體應激調控，而且參與神經(jīng)與生殖腺的線粒體應激調控。在哺乳動物細胞中激活Wnt信號通路也可以促進線粒體的生成和線粒體DNA拷貝數(shù)的增加。繼承了較高水平的mtDNA以及隨之產生的UPR^mt使后代具有更強的抗逆能力，包括耐熱、抗菌及抗百草枯毒素的處理，并獲得了更長的壽命；作為代價（trade-off），這些后代的發(fā)育遲緩和生殖力下降。因此，當沒有環(huán)境壓力選擇時，攜帶更高拷貝mtDNA后代在群體中的比例將較快下降并逐漸消失；然而，當遇到類似祖輩經(jīng)歷的壓力脅迫時，這些后代展現(xiàn)出更強的生存和競爭力。

研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學基金的資助。

神經(jīng)元線粒體應激通過調控mtDNA水平誘導UPR^mt的跨代遺傳

來源：遺傳與發(fā)育生物學研究所