бащината

Рубен Мегия Гонсалес, Генотип

През последните години на Втората световна война някои държави, включително Холандия, се оказаха в ситуация на недостиг на храна. В този контекст се изчислява, че през 1944 г. средно холандските жени консумират по-малко от 1000 калории на ден, когато основните им нужди са повече от 1200 калории на ден. Екстремните условия на глад при бременни жени през тези години доведоха до потомство с ниско тегло и особено чувствителни към стрес, с високо разпространение на коронарна болест на сърцето. Това събитие представлява преди и след в изследването на наследствеността, тъй като показва съществуването на нов тип предаване, което включва външната среда на родителите, а не техния геном: епигенетично наследство. Все още обаче не са известни всички механизми, които действат при този тип наследяване.

Проучването, проведено при мишки, идентифицира един от механизмите, чрез които родителската диета влияе върху наследяването Изображение: Маги Бартлет, (Национален институт за изследване на човешкия геном).

Сега, Екип от изследователи от RIKEN Cluster for Pioneering Research, успя да идентифицира един от молекулярните механизми, които действат върху епигенетичното наследство, засегнато от родителската диета. Изследването, публикувано наскоро в списание Molecular Cell и проведено при мишки, посочва транскрипционния фактор ATF7 като един от отговорните за влиянието на ниската консумация на родителски протеин върху наследяването.

За да се определят молекулярните причини за епигенетично наследство, засегнати от родителската диета, мишките са използвани като модел в проучването. При първия подход изследователите разделят мишките на две групи и ги поставят на различни диети; В първата група мишките са получавали нормална диета през целия си живот, докато втората група е получавала диета с ниско съдържание на протеини. След достигане на зряла възраст се получават потомство от мъжки мишки от двете групи и се сравнява генната експресия в черния дроб на потомството на всяка група. Изследователите наблюдават различия в експресията на повече от 400 гена, някои от които участват в метаболизма, дори когато се предлага нормална диета и на двете групи потомство.

За да проучи ролята на транскрипционния фактор ATF7 в трансгенерационния ефект на бащината диета, екипът от изследователи използва мъжки мишки с дефицит в едно от своите копия на гена atf7, които представят генна експресия, подобна на потомците на нормални мъже с диети беден на протеини. Авторите поставят тези мишки на двата вида диети и ги кръстосват с нормални женски мишки, които са спазвали нормална диета. След това изследователите са изследвали експресията на черния ген на потомството. Резултатите не показват значителни разлики между генната експресия на мишките, произлезли от този втори експеримент, независимо от диетата им, и мишките, произлезли от мъже, хранени с нормална диета.

Следващата стъпка за екипа от изследователи беше да определи епигенетичните причини зад трансгенерационното наследство, засегнато от бащината диета. За да направят това, те изучават гените, свързани с транскрипционния фактор ATF7 в спермата на мишки и при двете диетични условия. В експериментите си авторите наблюдават, че при мишки с нисък прием на протеин фактор ATF7 е фосфорилиран и не се свързва правилно с целевите гени. По същия начин те идентифицират намаляване на метилирането на хистон Н3 (H3K9me2) в някои региони, свързани с целеви гени ATF7 в сперматозоиди от мишки с нисък прием на протеин. Тези промени изглежда са ключови в трансгенерационните ефекти на ниския прием на бащин протеин, който се случва без промяна на бащината ДНК.

Това откритие представлява подобрение в теоретичното разбиране на епигенетичните механизми, които влияят върху трансгенерационното наследство, но може да се приложи и в клиничната практика. Както предполагат авторите на изследването, „изследването на нивата на H3K9me2 може да се използва за проверка на епигеномното качество при диагностичната оценка на ефектите на родителите върху чертите на потомството“. По същия начин изследователите посочват значението на консумацията на протеини и намаляването на мазнините в диетата, не само поради положителния ефект върху здравето на същия индивид, но и за подобряване на здравето на бъдещото им потомство

Изследването, публикувано на 20 март, не е първият подход на учените към откриването на различните механизми, които засягат епигенетичното наследство тази година. Същия ден друга група изследователи публикува изследване в списание Nature Communications, в което описват друг механизъм, свързан с трансгенерационното наследство, засегнато от стреса. В това изследване авторите идентифицират транспорта през извънклетъчните везикули в спермата като един от механизмите, които влияят върху трансгенерационното епигенетично наследяване.

Справка: Yoshida K, et al. Зависимите от ATF7 епигенетични промени са необходими за ефекта между поколенията на бащинска диета с ниско съдържание на протеини. Мол клетка. 2020 март 19. pii: S1097-2765 (20) 30148-9. doi: 10.1016/j.molcel.2020.02.028.

Източник: RIKEN новини. Родителската диета засяга спермата и здравето на бъдещото потомство https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/pr/2020/20200320_1/index.html

Ако тази новина ви е харесала и искате да научите повече за генетиката в медицината, вие се интересувате от нашите курсове и университетско обучение.