遗传印记(Genomicimprinting)是指子代中特定基因、基因簇或整条染色体仅表达亲本某一侧来源的等位基因,而另一侧亲本发生沉默的一种表观遗传现象。该现象中表达受到影响的基因被称为印记基因(Imprinted gene)。印记基因在不同的组织中扮演不同的角色,在胚胎发育过程中能够影响胚胎发育的快慢、胚胎的重量;除了神经发育功能,印记基因还能通过神经系统调控整个有机体的代谢活动。另外,印记基因在各个成体组织中均发挥重要作用,其中肝、胰、脂肪等代谢相关组织中都能检测到印记基因的活跃表达。因此,印记基因对于调节能量代谢方面有着重要的影响,考虑到乳腺是除胎盘以外另一个能量供应器官,并且乳腺也是唯一为出生后子代提供必要能量物质的营养器官,同时目前乳腺组织中缺乏印记基因的系统性研究,因此该研究选取小鼠乳腺组织开展印记基因研究。该论文首先对小鼠乳腺中的印记基因进行鉴定。为了较全面捕获印记基因,该研究选取具有较多核苷酸多态性位点(SNP)差异的两种小鼠品系(C57BL/6和PWK/PhJ)来进行这方面的工作。利用正反交策略得到的F1代小鼠,我们获得乳腺组织,并用于转录组测序。结合印记基因分析流程,该研究检测和鉴定了乳腺中的印记基因。数据分析结果表明,在检测出的20个乳腺印记基因中,乳腺组织具有两个组织特异性印记基因(Gm30189和Slc22a1),其余18个乳腺印记基因总体状态与胚胎阶段基本保持一致。印记基因表达的时空特异性是遗传印记领域研究的一个重要科学问题,我们的数据支持印记基因在乳腺不同发育呈现出动态分布,也表明印记基因并非如传统上认为的呈现为逐渐减少的趋势。其次对印记基因的功能特征进行研究。过往研究发现印记基因之间能够相互调节,印记基因之间可能形成特有的印记基因调控网络(IGN)。印记基因能够通过这种网络调控,进行自我表达水平的调控以及与其它非印记基因之间进行相互作用,从而贡献于众多重要生理功能,其中包括了能量代谢的调节。基于以上小鼠乳腺组织转录组数据鉴定出的印记基因,并结合其它泌乳物种的基因表达谱数据(共600余个芯片样本),我们通过共表达网络分析(WGNCA)方法进行相关性研究,结果表明乳腺组织富集了三个IGN。乳腺印记基因在共表达网络中调节膜完整性和脂肪酸代谢。为了验证该网络的存在,我们通过慢病毒(shRNA系统)敲降该网络成员(Peg3、Ndn、Cdknlc),结果显示整个IGN的基因表达均受到影响。这些结果显示印记基因网络中的印记基因能够影响IGN。这部分结果进一步支持领域内早期的初步数据..印记基因通过彼此相互作用相互调控,形成共表达网络,并利用该网络调控其它的非印记基因从而行使类似的生物学功能。大量的实验研究表明众多印记基因可以调节胚胎的发育和营养供应。为了证实乳腺组织中印记基因的功能,该研究在乳腺上皮细胞中使用慢病毒敲低系统干扰印记基因(Peg3、Cdknlc、Ndn、H19、Sgce),分析它们在乳腺发育中的作用。克隆球实验结果显示,敲低上述基因表达水平均减弱乳腺干细胞的自我更新能力。泌乳类单位形成实验显示泌乳能力也明显受到干扰。这些结果显示印记基因在乳腺发育中扮演重要角色。为了更好分析乳腺中印记基因的功能,我们将该研究中的表达谱与已发表的印记基因表达谱进行比较,结果暗示乳腺中印记基因调控泌乳过程中的能量供应,这为后续的研究提供重要的基础。该研究首次鉴定了乳腺印记基因的数量,及乳腺印记基因对乳腺发育、能量代谢功能的影响,进一步加深了人们对印记基因贡献于乳腺发育、乳腺功能的理解。