Δείτε πώς τα γεγονότα στη ζωή των παππούδων σας θα μπορούσαν να επηρεάσουν τα γονίδιά σας

Στον απόηχο της ανακάλυψης του μορίου DNA, ο κώδικας νουκλεϊκού οξέος θεωρήθηκε συνήθως η αρχή και το τέλος της γενετικής κληρονομικότητας.

Σήμερα είναι κατανοητό ότι τα χημικά σημάδια που συνδέονται με βασικά τμήματα μιας γενετικής αλληλουχίας όχι μόνο επηρεάζουν τον τρόπο ανάγνωσης των γονιδίων, αλλά μπορούν να αλλάξουν ως απόκριση στις περιβαλλοντικές εκθέσεις. Επιπλέον, μπορεί πραγματικά να μεταφερθούν από τη μια γενιά στην άλλη.

Ονομάζεται διαγενεακή επιγενετική κληρονομικότητα, αυτή θα μπορούσε να είναι μια διαδρομή μέσω της οποίας η υγεία, ο τρόπος ζωής ή ακόμα και το περιβάλλον των γονέων επηρεάζει την υγεία και την ανάπτυξη των απογόνων κάτω από το γενεαλογικό δέντρο για γενιές.

Αν και οι ίδιες οι αλλαγές φαίνονται σαφείς, οι ακριβείς μηχανισμοί που λειτουργούν δεν έχουν ακόμη γίνει πλήρως κατανοητοί.

Τώρα, μια νέα μελέτη σε στρογγυλά σκουλήκια έδειξε πώς μια κοινή επιγενετική τροποποίηση μπορεί να μεταδοθεί μέσω τριών γενεών μέσω του σπέρματος, επηρεάζοντας τη δραστηριότητα και την ανάπτυξη των γονιδίων σε «μεγάλους απογόνους».

Αν και τα στοιχεία από ανθρώπους για μια τέτοια διαρκή επιγενετική μνήμη παραμένουν ελάχιστα, η μελέτη των ασκαρίδων (Caenorhabditis elegans ) είναι αρκετά αποκαλυπτικό.

«Αυτά τα αποτελέσματα καθιερώνουν μια σχέση αιτίου-αποτελέσματος μεταξύ των σημαδιών ιστόνης που μεταδίδονται από το σπέρμα και της γονιδιακής έκφρασης και ανάπτυξης σε απογόνους και μεγάλους απογόνους», λέει η Susan Strome, μοριακή και κυτταρική βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz. P>

Οι επιγενετικές αλλαγές είναι μοριακά στολίδια που προστίθενται στο DNA που έρχονται σε διάφορες μορφές και καθορίζουν πότε και πώς ακολουθούνται οι γενετικές οδηγίες.

Εάν ο μηχανισμός του κυττάρου που διαβάζει το γονιδίωμά του δεν μπορεί να έχει πρόσβαση σε ορισμένα γονίδια επειδή ογκώδη μόρια στέκονται εμπόδιο στο δρόμο τους, τότε αυτά τα γονίδια δεν θα αποκρυπτογραφηθούν σε πρωτεΐνες. Η περιέλιξη μακριών κλώνων DNA γύρω από κύρια πρωτεϊνικά σύμπλοκα που ονομάζονται ιστόνες με αρκετά σφιχτό τρόπο μπορεί να έχει παρόμοιο, σιγαστικό αποτέλεσμα.

Οι περισσότερες από αυτές τις επιγενετικές τροποποιήσεις πιστεύεται ότι διαγράφονται και «επαναφέρονται» μετά τη γονιμοποίηση, οπότε τα σεξουαλικά κύτταρα επαναπρογραμματίζονται για να διασφαλιστεί η φυσιολογική ανάπτυξη. Όμως, όπως δείχνουν μελέτες σε ζώα (συμπεριλαμβανομένου ενός αριθμού που βασίζεται σε θηλαστικά), φαίνεται ότι ορισμένες επιγενετικές αλλαγές μπορούν να ξεφύγουν από τον επαναπρογραμματισμό και να μεταφερθούν σε γενεές.

Αυτή η τελευταία μελέτη χρησιμοποίησε το C. elegans ως πρότυπο οργανισμό για τη διερεύνηση του εάν τα επιγενετικά σημάδια διατηρούνται ή ξαναγράφονται σε έμβρυα στρογγυλών σκουληκιών και, εάν επιμένουν, πώς αυτά τα σημάδια επηρεάζουν την έκφραση γονιδίων στους απογόνους.

Ένα επιγενετικό σημάδι σε μια πρωτεΐνη ιστόνης που οδηγεί στο DNA να συσκευάζεται πιο πυκνά, με τη σειρά του να απενεργοποιεί τα γονίδια σε αυτήν την περιοχή, ήταν το επίκεντρο των πειραμάτων.

Οι ερευνητές «ξεγύμνωσαν» επιλεκτικά αυτό το σημάδι ιστόνης από τα χρωμοσώματα του C. elegans σπερματοζωάρια, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για τη γονιμοποίηση ωαρίων με πλήρως επισημασμένα χρωμοσώματα.

Στη συνέχεια, εξέτασαν τα επίπεδα γονιδιακής δραστηριότητας στους απογόνους που προέκυψαν και διαπίστωσαν ότι τα γονίδια στα χρωμοσώματα που κληρονομήθηκαν από το σπέρμα δεν καταστέλλονταν πλέον.

"Ορισμένα γονίδια ενεργοποιήθηκαν με παρέκκλιση και παρέμειναν στην κατάσταση χωρίς το κατασταλτικό σημάδι, ενώ το υπόλοιπο γονιδίωμα ανέκτησε το σημάδι και αυτό το μοτίβο μεταδόθηκε στους μεγάλους απογόνους", εξηγεί ο Strome.

"Υποθέτουμε ότι εάν αυτό το πρότυπο συσκευασίας DNA διατηρηθεί στη βλαστική σειρά, θα μπορούσε ενδεχομένως να μεταδοθεί για πολλές γενιές."

Ας μην ξεχνάμε, πρόκειται για στρογγυλά σκουλήκια που μιλάμε. Προηγούμενη έρευνα σε αυτά τα ημιδιαφανή πλάσματα έχει δείξει ότι οι επιγενετικές αλλαγές μπορούν να μεταδοθούν για 14 γενιές, κάτι που είναι άγριο, αλλά αυτό δεν λέει λίγα για τους ανθρώπους.

Μερικές σπάνιες και αξιοσημείωτες μελέτες σε ανθρώπους έχουν αποκαλύψει στοιχεία ότι η πρόσβαση ενός παππού και της γιαγιάς στο φαγητό επηρεάζει τα αποτελέσματα υγείας των απογόνων των παιδιών τους, δύο γενιές αργότερα.

Άλλη έρευνα εξέτασε τις σχέσεις μεταξύ της υγείας της μητέρας, συμπεριλαμβανομένων των συνηθειών καπνίσματος και του παιδικού άσθματος, ή έδειξε πώς τα γεγονότα στην πρώιμη παιδική ηλικία μπορούν να χαράξουν χημικές αλλαγές στο DNA ενός ατόμου που επηρεάζουν την υγεία του στη μετέπειτα ζωή του.

Αλλά οι ανθρώπινες μελέτες που κάνουν μια άμεση σύνδεση μεταξύ της γονικής υγείας, των επιγενετικών αλλαγών στα σεξουαλικά κύτταρα και των αποτελεσμάτων των απογόνων είναι «σχεδόν ανύπαρκτες», όπως το έθεσε μια ανασκόπηση του πεδίου, εν μέρει λόγω των περιορισμών των επιδημιολογικών μελετών που μπορούν να αποφέρουν μόνο συσχετίσεις , όχι αιτιώδεις σχέσεις.

Η αποσύνδεση της επιρροής των επιγενετικών δεικτών από τις γενετικές, πολιτισμικές και συμπεριφορικές επιρροές είναι επίσης μια σημαντική πρόκληση. Πώς ξεκινάτε να διαχωρίζετε τη γενετική από τις κοινωνικές περιστάσεις ή τις περιβαλλοντικές συνθήκες που επιμένουν για πολλές γενιές;

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μελέτες σε ζώα όπως αυτή είναι χρήσιμες για να «διαφωτίσουν πώς η επιγενετική κληρονομικότητα μπορεί να διαμορφώσει την ανάπτυξη και την υγεία των μελλοντικών γενεών», γράφουν ο Strome και οι συνεργάτες του στη δημοσιευμένη εργασία τους.

Η ομάδα λέει ότι τα ευρήματά τους αντικατοπτρίζουν εκείνα από κύτταρα θηλαστικών που έχουν αναπτυχθεί στο εργαστήριο και ότι άλλες πρόσφατες μελέτες έχουν προτείνει ότι οι δείκτες ιστόνης που κληρονομούνται από το σπέρμα είναι χαρακτηριστικό και στα ποντίκια.

Αυτοί οι παραλληλισμοί μπορεί να σημαίνουν ότι ο μηχανισμός μπορεί να επεκταθεί και στους ανθρώπους. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά που δεν γνωρίζουμε ακόμη για το πώς λειτουργεί η επιγενετική κληρονομικότητα σε πολλές γενιές ή εάν όντως λειτουργεί.

Δεδομένων των ηθικών και υλικοτεχνικών εμποδίων στη διερεύνηση τέτοιων ερωτημάτων στους ανθρώπους, μπορεί να χρειαστεί πολύς χρόνος μέχρι να το κάνουμε.

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο PNAS.