Így befolyásolhatják a génjeinket a nagyszülők életének eseményei
Ezt transzgenerációs epigenetikus öröklődésnek nevezik, és ez lehet az az útvonal, amelyen keresztül a szülők egészsége, életmódja vagy akár a környezetük generációkon át befolyásolja az utódok egészségét és fejlődését a családfán. Míg maguk a változások egyértelműnek tűnnek, a pontos mechanizmusok még nem teljesen tisztázottak.
Most egy új, fonálférgeken végzett tanulmány kimutatta, hogy egy közös epigenetikai módosítás hogyan öröklődhet három generáción keresztül a spermiumokon keresztül, befolyásolva az „unokák” génaktivitását és fejlődését. Bár az emberek esetében egyelőre kevés az ilyen tartós epigenetikai emlékezetre vonatkozó bizonyíték, a fonálférgeken (Caenorhabditis elegans) végzett vizsgálat igen árulkodó.
„Ezek az eredmények ok-okozati összefüggést állapítanak meg a spermiumok által közvetített hisztonjelek, valamint az utódok és az unokák génexpressziója és fejlődése között”
– mondja Susan Strome, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem molekuláris és sejtbiológusa a ScienceAlertnek.
Az epigenetikai változások a DNS-hez hozzáadott molekuláris díszek, amelyek többféle formában fordulnak elő, és szabályozzák, hogy mikor és hogyan kövessék a genetikai utasításokat.
Ha a sejt genomot olvasó gépezete nem tud hozzáférni bizonyos génekhez, mert terjedelmes molekulák állnak az útjukban, akkor ezek a gének nem fognak fehérjékké megfejlődni. Ha a hosszú DNS-szálakat elég szorosan a hisztonoknak nevezett nagy fehérjekomplexek köré tekerjük, az hasonló, elhallgattató hatású lehet.
A legtöbb ilyen epigenetikai módosításról úgy gondolták, hogy a megtermékenyítést követően törlődik és „visszaáll”, amikor a nemi sejtek átprogramozódnak a normális fejlődés biztosítása érdekében. Ahogy azonban állatkísérletek mutatják (köztük számos emlősökön alapuló), úgy tűnik, hogy egyes epigenetikai változások elkerülhetik az átprogramozást, és generációkon keresztül átvihetők.
Ez a legújabb tanulmány a C. elegans-t használta modellszervezetként annak vizsgálatára, hogy az epigenetikai jelölések megmaradnak-e vagy átíródnak-e a körömféreg embriókban, és ha fennmaradnak, akkor hogyan befolyásolják ezek a jelölések az utódok génexpresszióját.
A kísérletek középpontjában egy hisztonfehérjén lévő epigenetikai jelölés állt, amely a DNS sűrűbb csomagolását eredményezi, ami viszont kikapcsolja az adott régióban lévő géneket.
A kutatók szelektíven lecsupaszították ezt a hisztonjelölést a C. elegans spermiumok kromoszómáiról, amelyeket aztán teljesen megjelölt kromoszómákkal rendelkező petesejtek megtermékenyítésére használtak.
Ezután megnézték a génaktivitás szintjét a keletkezett utódokban, és megállapították, hogy a spermiumoktól örökölt kromoszómákon lévő gének már nem voltak elnyomva.
„Néhány gén rendellenesen bekapcsolódott, és a represszív jelölés nélküli állapotban maradt, míg a genom többi része visszanyerte a jelölést, és ez a minta öröklődött az unokáknak. Feltételezésünk szerint, ha a DNS-csomagolásnak ez a mintázata fennmarad a csíravonalban, akkor potenciálisan számos generáción át öröklődhet”
– magyarázza Strome.
Ne felejtsük el, hogy fonálférgekről beszélünk. Ezeken az áttetsző élőlényeken végzett korábbi kutatások kimutatták, hogy az epigenetikai változások akár 14 generáción keresztül is továbbadhatók, ami vad, de ez az emberről keveset mond.
Néhány ritka és figyelemre méltó emberi tanulmány bizonyítékot tárt fel arra, hogy a nagyszülők táplálékhoz való hozzáférése befolyásolja a gyermekeik utódainak egészségi állapotát két generáción keresztül.
Más kutatások az anyai egészség, többek között a dohányzási szokások és a gyermekkori asztma közötti kapcsolatokat vizsgálták, vagy kimutatták, hogy a korai gyermekkorban történt események hogyan véshetik bele az ember DNS-ébe azokat a kémiai szerkesztéseket, amelyek befolyásolják későbbi életük egészségét.
A szülői egészség, a nemi sejtek epigenetikai változásai és az utódok eredményei között közvetlen kapcsolatot teremtő humán vizsgálatok azonban „gyakorlatilag nem léteznek”, ahogyan a terület egyik áttekintése fogalmazott, részben az epidemiológiai vizsgálatok korlátai miatt, amelyek csak asszociációkat, nem pedig oksági kapcsolatokat képesek kimutatni.
Az epigenetikai markerek genetikai, kulturális és viselkedési hatásoktól való függetlenítése szintén nagy kihívást jelent. Hogyan kezdjük el elválasztani a genetikát a társadalmi körülményektől vagy a generációkon keresztül fennmaradó környezeti feltételektől?
Ezért hasznosak az ehhez hasonló állatkísérletek „annak megvilágításában, hogy az epigenetikus öröklődés hogyan alakíthatja a jövő generációinak fejlődését és egészségét” – írja Strome és munkatársai a közzétett tanulmányukban.
A kutatócsoport szerint eredményeik tükrözik a laboratóriumban tenyésztett emlőssejtekből származó eredményeket, és más, nemrégiben végzett tanulmányok szerint a spermiumok által öröklődő hisztonmarkerek az egereknél is jellemzőek. Ezek a párhuzamok azt jelenthetik, hogy a mechanizmus az emberre is kiterjedhet. De még mindig sok mindent nem tudunk arról, hogyan működik az epigenetikus öröklődés több generáción keresztül, vagy hogy egyáltalán működik-e.
Tekintettel az ilyen kérdések embereken történő vizsgálatának etikai és logisztikai akadályaira, még sok időbe telhet, amíg ezt megtudjuk.
Nyitókép: Shutterstock
