Исследователи из Университета Женевы обнаружили, что временные изменения в работе генов могут сохраняться в потомстве на протяжении минимум 15 поколений, не оставляя следов в самой ДНК. В ходе экспериментов на круглом черве Caenorhabditis elegans было установлено, что потомки, у которых отсутствовал элемент, вызвавший сбой, тем не менее унаследовали как изменение регуляции генов, так и снижение плодовитости. Результаты исследования были опубликованы в журнале EMBO Journal.
Наследственность обычно ассоциируется с ДНК, однако у клеток существует и другой уровень управления. В каждой клетке организма содержится одинаковая ДНК, но разные типы клеток, такие как нейроны и мышечные клетки, активируют различные гены. Эпигенетика представляет собой механизмы, которые изменяют активность генов, не затрагивая их последовательность. Одним из таких механизмов являются тонкие химические метки на белках, вокруг которых закручена ДНК. Эти метки определяют доступность участков для чтения. Некоторые из них сохраняются при делении клеток и могут передаваться потомству.
Команда под руководством профессора Флориана Штайнера изучала метку H3K27me3, которая подавляет активность определенных генов. Ученые временно нарушили ее распределение, заставив червей производить мутантную версию гистона H3.3. Последствия проявились немедленно: плодовитость беспозвоночных снизилась с примерно 300 до 100 или даже 50 потомков. Сам «триггер» не передавался, и черви остались генетически нормальными. Исследователи продолжили наблюдение за тем, как будет развиваться регуляция генов в будущем.
«Неожиданно выяснилось, что эффекты не исчезли вместе с первопричиной: у генетически нормальных потомков изменения в работе генов и дефекты плодовитости сохранялись минимум 15 поколений», — поделились соавторы работы Иса Оздемир и Франсуа-Ксавье Стуббе. Поиск механизма показал, что стойкость обеспечивают два последовательных процесса: один устанавливает новое эпигенетическое состояние после сбоя, а второй поддерживает его из поколения в поколение.
Такой способ наследования позволяет передать потомкам информацию о произошедшем, не изменяя ДНК. «Временное нарушение регуляции генов может оставить стойкий наследуемый след, даже если вызвавшее его изменение у потомков исчезло. Это может быть дополнительным механизмом, помогающим организмам адаптироваться к меняющимся условиям среды», — заключил Штайнер.
Похожие эффекты у человека изучены менее подробно, хотя есть известные примеры: у потомков людей, переживших голодную зиму 1944–1945 годов в Нидерландах, биологи обнаружили изменения в работе генов, отвечающих за накопление энергии. Это исследование подчеркивает, насколько длительной может быть клеточная память — по крайней мере, в лабораторных условиях.
Это интересно:
