Informacja powstała w wyniku mechanizmów epigenetycznych u przodków może być przekazywana potomkom w plemnikach.

41467_2018_6236_Fig5_HTML

Każdy z nas odziedziczył genom od rodziców, połowę DNA (chromosomów) od ojca i połowę od matki. Pomijając mutacje w komórkach somatycznych w DNA w naszych genach nic się nie zmienia, a zmiany jakie przekazujemy swoim potomkom, to mutacje (błedy w replikacji) powstałe w komórkach rozrodczych w procesie mejozy.

Jednak istnieje dziedziczenie pozagenetyczne. Okreslamy je jako dziedziczenie epigenetyczne. Mechanizmy epigenetyczne mogą zmieniać ekspresję genów podczas życia osobniczego, które wpływają na rozwój i fizjologię człowieka. Naukowcy z UC Santa Cruz (UCSC) użyli obleńca jako organizmu modelowego w celu wykazania, że znaczniki epigenetyczne mogą być dziedziczone z przodków na potomków. W pracy napisanej dla czasopisma Nature Communications naukowcy ci wykazali, że glista C. elegans posiada plemniki zdolne do przekazywania znaczników epigenetycznych do kolejnych pokoleń.

Co wwięcej, badacze wykazali że owa informacja epigenetyczna ma wpływ na komórki, z których powstają gamety: plemmniki i jaja. „Postanowiliśmy się przyjrzeć C. elegans, ponieważ jest to dobry organizm modelowy do badania mechanizmów epigenetycznych za pomocą szeroko zakrojonych metod genetycznych” – powiedziała Susan Strome, profesor biologii molekularnej, komórkowej i rozwojowej.

Mechanizmy epigenetyczne, za pomocą specjalnych znaczników – np. metylacji, mogą modyfikować DNA lub białka histonowe, odpowiedzialne za upakowanie DNA w komórkach. W wyniku tego upakowania chromosomy przyjmują różną formę – np. największe upakowanie (koncentracja chromatyny) ma miejsce podczas podziału komórki. Biorąc nazwę od fazy podziałowej, w jakiej znajduje się wówczas komórka – podczas cyklu komórkowego – taki chromosom określamy jako metafazowy:

Uczeni już od dziesięcioleci wiedzą, że chromatyna może miejscami bardzo skondensowana, a w innych miejscach nie. W tych drugich obszarach odbywa się intensywna transkrypcja genów. Niemniej w zależności od potrzeb skondensowana chromatyna może być rozluźniana, co umożliwia ekspresję wcześniej niedostępnych genów dla kompleksu transkrypcyjnego. Mechanizmy epigenetyczne maja wpływ na stan chromatyny, a tym samym na regulację ekspresji genów. Mechanizmy tego typu mają istotny wpływ podczas rozwoju zarodka, rożnicowania się komórek oraz podczas całego życia osobniczego:

Celem długotrwałych badań było ustalenie w jaki sposób epigenetycznie zmodyfikowane cechy genomu mogą być dziedziczone na totomków. W plemnikach histony ulegają wymianie na protaminy podczas kondensacji jądra tych komórek, ponieważ protaminy są w stanie ciaśniej wiązać się z DNA, co umożliwia skuteczniejsze upakowanie materiału genetycznego w główce plemnika:

Z uwagi na to, że uważano iż plemniki tracą histony uczeni byli przekonani, że nie są one w stanie przekazywać informacji epigenetycznej z przodków na potomków. Ostatnie prace wykazały jednak, że w około 10 % DNA plemników jest upakowane za pomocą histonów – nawet w plemnikach myszy i ludzi! Mało tego. Histonowe upakowanie DNA plemników jest zlokazlizowane w obszarach odpowiedzialnych za rozwój organizmu, więc odziedziczone znaczniki epigenetyczne mogą mieć wpływ na okreslony rozwój organizmu potomka. Plemniki C. elegans zachowują kompletne upakowanie histonowe. Inne zespoły badawcze odkryły to zjawisko u ryby danio pręgowanego. Innymi słowy organizmy te są znakomitymi obiektami modelowymi w celu zbadania, czy histony obecne w plemnikach mogą przenosić informację epigenetyczną, majaca wpływ na potomstwo.

W badaniach jako markeru użyto znacznika epigenetycznego H3K27me3, który został znaleziony u wielu różnych organizmów. Kiedy znacznik ten był usuwany z chromosomów potomstwo było bezpłodne, co znaczy że ma on duże znaczenie w rozwoju płodności. Naukowcy wykorzystali zmutowanego robaka, aby chromosomy plemnika i jaja zostały rozdzielone po zapłodnieniu do potomnych komórek: jedna komórka zarodka otrzymała tylko chromosomy plemników, a druga komórka otrzymała jedynie chromosomy jaj. W wyniku tej techniki zostały wygenerowane robaki posiadajace jedynie epigenetyczne znaczniki zawarte w plemniku. Okazało się, że te robaki były płodne, a ich geny ulegały prawidłowej ekspresji.

Wyniki tych badań pokazały, że obecność upakowania w DNA plemników, za pomocą białek histonowych, jest istotne dla możliwości dziedziczenia informacji epigenetycznej. Badacze zaprojektowali wiele dodatkowych badań, aby jeszcze bardziej zrozumieć mechanizmy dziedziczenia epigenetycznego za pośrednictwem gamet – np. wpływu alkoholu na epigenom i czy powstałe znaczniki mogą być dziedziczone przez potomstwo. Chcą ustalić czy znaczniki epigenetyczne, będace wynikiem odziaływania środowiska mogą być przekazane potomstwu oraz w wyniku jakich mechanizmów jest możliwe przekazywanie informacji epigenetycznej do komórek rozrodczych – komunikacji międzykomórkowej, przekazywania fragmentow RNA itd.?

Mogą to być zarówno pozytywne wzorce – dostosowujące potomstwo do konkretnych wyzwań środowiska – w ramach normy reakcji na środowisko. W takim układzie dziecko przychodzi konkretnie przygotowane na ten świat, ponieważ rodzice przekazali mu cechy, jakich nabyli w wyniku modyfikacji epigenetycznych. Mogą to również być negatywne wzorce. Inne doświadczenia pokazują nam, że takie zjawiska mają miejsce w przyrodzie. Skutki urazu psychicznego w wyniku działania stresu przeszły na potomstwo myszy – a informacja ta została przekazana do następnych pokoleń za pośrednictwem informacji epigenetycznej zawartej w plemnikach. Teraz uczeni zaczęli poznawać molekularne mechanizmy tego rodzaju dziedziczności: https://bioslawek.wordpress.com/2014/04/17/2481/

„Po przodkach dziedziczymy nie tylko geny, ale też – „pozagenowo” – pamięć o lęku, skłonność do zaburzeń psychicznych i chorób somatycznych; trauma rodziców wpływa na dzieci i kolejne pokolenia – mówili w piątek naukowcy na odbywającej się w Katowicach konferencji. Jak podkreśliła prof. Jadwiga Jośko-Ochojska ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach, współczesna nauka przy zastosowaniu nowoczesnych narzędzi coraz wyraźniej wskazuje, że przeżycia naszych rodziców, dziadków, a być może też pradziadków mają na nas znaczący wpływ.

„Nie rodzimy się jako niezapisana tablica. Jak stwierdziła w 2012 r. wybitna badaczka Nessa Carey, nasze DNA jest jak scenariusz, ale w zależności od reżysera, aktorów i ich zmysłów, nawet identyczny scenariusz może być różnie zrealizowany” – powiedziała.”: http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C409972%2Ckatowice-specjalisci-traume-dziedziczymy-przez-wiele-pokolen.html

Źródła:

AAAS/Eurekalert! Via UCSC, Nature Communications
Sperm Can Pass Epigenetic Information Onto Offspring.
https://www.labroots.com/trending/genetics-and-genomics/13068/sperm-pass-epigenetic-information-onto-offspring

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06236-8

Zobacz też:

Czym jest: NORMA REAKCJI NA ŚRODOWISKO?

https://bioslawek.wordpress.com/2017/08/20/norma-reakcji-na-srodowisko/

Jak mógł wyewoluować konserwatywny histon H4?

https://bioslawek.wordpress.com/2014/03/04/jak-mogl-wyewoluowac-konserwatywny-histon-h4/

iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii

Antoni Hoffman „Co z tą ewolucją: jest czy jej nie ma?”

Skomentuj

Proszę zalogować się jedną z tych metod aby dodawać swoje komentarze:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Connecting to %s