Изменения в экспрессии генов передается от родителей к их детям и последующим поколениям. Хотя косвенные доказательства этого явления, называемого «трансгенерационным эпигенетическим наследованием», растут, оно остается спорным, потому что механизмы, стоящие за ним, слишком загадочны.
В настоящее время исследователи продемонстрировали, что эпигенетическая информация, передаваемая хромосомами родительской спермы, может вызывать изменения в экспрессии и развитии генов у потомства.
Исследователи из UC Santa Cruz продемонстрировали, что эпигенетическая информация, переносимая хромосомами родительской спермы, может вызывать изменения в экспрессии и развитии генов у потомства. Их исследование включало серию умных экспериментов с использованием червя-нематоды Caenorhabditis elegans.
Эпигенетические изменения включают химические модификации либо самой ДНК, либо белков гистона, с которыми ДНК упакована в хромосомах. Эти модификации изменяют экспрессию генов, включая или выключая гены.
В своих экспериментах исследователи из лаборатории Сьюзен Стром в Калифорнийском университете Санта-Круз сосредоточились на гистонных метках, модификациях специфических аминокислот в хвостах гистоновых белков.
На вопрос, влияет ли наследование хромосом спермы с измененной гистоновой упаковкой ДНК на экспрессию генов в потомстве, исследователи ответили: да.
Исследователи сосредоточились на эпигенетическом наследовании по отцовской линии, потому что сперма вносит в эмбрион немного больше, чем хромосомы. Яйцо содержит много других компонентов, которые могут влиять на развитие эмбриона, затрудняя выведение эпигенетических эффектов по материнской линии.
Важнейшим нововведением стало использование сперматозоидов и яйцеклеток двух различных штаммов C. elegans, что позволило ученым отличать хромосомы, унаследованные от сперматозоидов, от хромосом, унаследованных от яйцеклетки. Исследователи выбрали штаммы червей из Британии и Гавайев, которые эволюционировали отдельно достаточно долго, чтобы накопить много небольших генетических различий.
Благодаря этой гибридной системе ученые смогли увидеть различия в экспрессии генов, которые были прямым результатом изменений гистонных меток на хромосомах сперматозоидов.
Новые результаты показывают, что унаследованные эпигенетические метки влияют на экспрессию и развитие генов. Но исследование включало искусственное изменение меток на хромосомах сперматозоидов. Остается понять, как воздействие окружающей среды на взрослый организм может изменить эпигенетические метки в его зародышевых клетках, что делает возможным передачу этих воздействий окружающей среды последующим поколениям.
По мнению ученых, результаты повышают вероятность того, что гистонные метки являются носителями трансгенерационного эпигенетического наследования. Окружающая среда, которую испытывает организм, может изменить паттерны экспрессии генов в соматических клетках. Если он изменяет структуру экспрессии генов в зародыше, исследователи ожидают, что эти изменения могут быть унаследованы.
