新加坡国立大学的研究为儿童未解决的遗传疾病带来了新的曙光

由生物科学系助理教授Sue Shifeng领导的新加坡国立大学（NUS）的一组科学家通过研究由SMCHD1基因编码的称为SMCHD1的蛋白质的遗传，发现了一种解释未解决的孟德尔疾病的新方法 - 由于发育中的卵子或精子中的基因突变而从父母那里遗传的疾病。SMCHD1基因的突变可引起诸如肌肉退行性疾病的面肩肱肌营养不良症（FSHD）和导致鼻子和眼睛异常的Bosma arhinia microphthalmia综合征（BAMS）等疾病。

研究人员发现，来自母亲的SMCHD1控制着后代中一组基因的表达，称为HOX基因，它决定了胚胎中身体部位从头到尾沿轴线的位置。研究人员还发现，雌性斑马鱼中SMCHD1的失活导致HOX基因表达的改变，导致其后代的骨骼缺陷。

该研究由新加坡国立大学研究人员与A* STAR，耶鲁 - 新加坡国立大学和艾克斯 - 马赛大学合作，于2022年6月23日发表在Nature Communications上。

母亲基因的遗传和结构缺陷

在哺乳动物中，SMCHD1在雌性X染色体失活中起关键作用，这是一个随机选择和禁用X染色体拷贝的过程。这使得研究从母亲那里遗传的SMCHD1基因的作用具有挑战性，因为灭活SMCHD1基因对雌性哺乳动物是致命的。

研究小组决定使用斑马鱼，一种在生物医学研究中通常用作模式生物的脊椎动物，来规避这个问题。斑马鱼缺乏X-失活，这使得研究小组能够研究从母亲那里遗传的SMCHD1基因的作用。研究人员在斑马鱼中灭活了SMCHD1基因，以研究它将如何影响斑马鱼后代的基因表达和结构发育。

新加坡国立大学的科学家观察到，SMCHD1蛋白是由母亲放入卵子中的。雌性斑马鱼中SMCHD1基因失活导致其受精卵中HOX基因表达的改变。HOX基因在确保婴儿不同身体部位的特定模式和身份方面起着重要作用。SMCHD1基因的缺失导致HOX基因的过早激活，导致斑马鱼后代的骨骼图案缺陷。

Asst Prof Xue和她的团队展示了一个新概念，即基因产物（例如来自母亲卵子的蛋白质）可以控制发育中的胚胎中发生的基因表达。控制母亲在发育中的卵子中产生的基因表达的因素可以为卵子与精子受精后的适当基因激活创造条件。通过进一步的实验室研究，研究小组发现相同的原理也适用于哺乳动物。