Дискавъри идентифицира не-ДНК механизма, участващ в предаването на бащиния опит на потомството

от университета Макгил

Кредит: Pixabay / CC0 Public Domain

Отдавна се разбира, че ДНК на родителя е основният определящ фактор за здравето и заболяванията при потомството. И все пак наследяването чрез ДНК е само част от историята; начинът на живот на бащата, като диета, наднормено тегло и нива на стрес са свързани със здравните последици за неговото потомство. Това се случва чрез епигенома - наследствени биохимични белези, свързани с ДНК и протеините, които го свързват. Но как информацията се предава при оплождането заедно с точните механизми и молекули в спермата, които участват в този процес, досега не е ясно.

Ново проучване от McGill, публикувано наскоро в Developmental Cell , постигна значителен напредък в тази област, като идентифицира как информацията за околната среда се предава от не-ДНК молекули в спермата. Това е откритие, което напредва в научното разбиране на наследствеността на житейския опит на бащата и потенциално отваря нови пътища за изучаване на предаването и профилактиката на болестите.

Промяна на парадигмата в разбирането за наследствеността

„Големият пробив с това проучване е, че той е идентифицирал не-базирани на ДНК средства, чрез които сперматозоидите запомнят околната среда на баща (диета) и предават тази информация на ембриона“, казва д-р Сара Киминс, старши автор на изследването и канадския изследователски катедра по епигенетика, възпроизводство и развитие. Докладът се основава на 15 години изследвания от нейната група. "Забележително е, тъй като представлява голяма промяна от това, което е известно за наследствеността и заболяванията от това да бъде само ДНК-базирано, към такова, което сега включва сперматозоидни протеини. Това проучване отваря вратата към възможността ключът към разбирането и предотвратяването на някои болестите могат да включват протеини в спермата. "

„Когато за първи път започнахме да виждаме резултатите, беше вълнуващо, защото никой не е успял да проследи как тези наследствени екологични подписи се предават от сперматозоидите на ембриона преди“, добавя д-р. кандидатът Ариана Лисмер, първият автор на вестника. "Беше особено възнаграждаващо, защото беше много предизвикателно да се работи на молекулярно ниво на ембриона, само защото имате толкова малко клетки на разположение за епигеномен анализ. Само благодарение на новите технологии и епигенетичните инструменти успяхме да стигнем до тях резултати. "

Промените в сперматозоидите засягат потомството

За да определят как информацията, която засяга развитието, се предава на ембрионите , изследователите манипулират епигенома на сперматозоидите, като хранят мъжки мишки с диета с недостиг на фолиева киселина и след това проследяват ефектите върху определени групи молекули в протеини, свързани с ДНК.

Те откриха, че индуцираните от диетата промени в определена група молекули ( метилови групи ), свързани с хистонови протеини (които са критични за опаковането на ДНК в клетките), водят до промени в генната експресия в ембриони и вродени дефекти на гръбначния стълб и черепа . Забележителното беше, че промените в метиловите групи на хистоните в спермата се предават при оплождане и остават в развиващия се ембрион.

"Следващите ни стъпки ще бъдат да определим дали тези вредни промени, индуцирани в сперматозоидните протеини (хистони), могат да бъдат възстановени. Имаме нова вълнуваща работа, която предполага, че това наистина е така", добавя Кимминс. "Надеждата, предлагана от тази работа, е, че чрез разширяване на нашето разбиране за това, което се наследява отвъд само ДНК, сега има потенциално нови пътища за профилактика на заболяванията, които ще доведат до по-здрави деца и възрастни."

Спермата от по-възрастни плъхове предава по-малко активни гени на потомството поради епигенетични промени