Odkrivanje novega mehanizma epigenetske dediščine

Dr. Zver v EP o stanju pravne države na Poljskem in Sloveniji (19.1.2016) (Julij 2019).

Anonim

Ekipa Giacomo Cavalli na Inštitutu za humano genetiko (Univerza v Montpellierju / CNRS) je v sodelovanju s francoskim Nacionalnim inštitutom za kmetijske raziskave (INRA) pokazala obstoj transgeneracijske epigenetske dediščine (TEI) med sadnimi muhami Drosophila. Z začasno spremembo funkcije proteinov Polycomb Group (PcG), ki igrajo pomembno vlogo pri razvoju, so raziskovalci dobili linije sadnega muha z enakim zaporedjem DNA, vendar različnimi barvami za oči. Primer epigenetske dediščine, ta barvna raznolikost odraža različne stopnje dednih, a reverzibilnih, genskih represije s PcG proteini. Opazimo jo tako pri transgenih kot divjih vrstah in jih lahko spreminjamo z okoljskimi pogoji, kot je temperatura okolja. Delo znanstvenikov je objavljeno v Nature Genetics.

Ista DNK, drugačna barva. Raziskovalci so pridobili drosophila epiline - to so genetsko enake linije z izrazitimi epigenetskimi značilnostmi - z belimi, rumenimi in rdečimi očmi. To so dosegli s prehodno motnjami interakcij med ciljnimi geni in beljakovinami PcG, ki so kompleksni za zatiranje več genov, ki urejajo razvoj. Cavalli in njegova ekipa na Inštitutu za humano genetiko (Univerza v Montpellierju / CNRS) sta prvi pokazala, da lahko urejanje položaja genov vodi do transgeneracijske dediščine.

DNA ni edini medij za sporočanje informacij, potrebnih za celično funkcijo. Celične procese določajo tudi kemijsko označevanje (ali oznake) in specifična prostorska organizacija naših genomov, ki so epigenetske značilnosti - to so nongenične, a vendarle dedne lastnosti. Epigenetske oznake vključujejo modifikacije histonov, proteinov, okoli katerih je DNA obremenjena. PcG proteini imajo na drugi strani regulativno vlogo, ki vpliva na tridimenzionalno kromosomsko konfiguracijo, ki vzpostavlja določene interakcije med geni v celičnem jedru. Položaj gena v danem trenutku določa, ali je aktiven ali potisnjen.

Z začasno prekinitvijo teh interakcij so znanstveniki lahko proizvedli epiline Drosophila, za katere so značilne različne ravni PcG-odvisne genovske represije ali aktivacije. Preverili so, da so ti epilini dejansko izogeni ali genetsko enaki, tako da zaporedje vsakega genoma. Kljub njihovi enaki DNK, celovitosti epilinov in edinstvenih fenotipskih značilnosti, ki jih programirajo, je mogoče ohranjati med generacijami. Toda ta pojav je reverzibilen. Križi med drosofilami s prekomerno ali nedelektrikiranimi geni in drugimi, ki nimajo takih sprememb v aktivnosti genov, "ponastavijo" barvo oči, ne da bi spreminjali zaporedje DNA, kar bi dokazalo epigenetsko naravo te dediščine.

Raziskovalci so nato pokazali, da lahko novi okoljski pogoji, kot je drugačna temperatura okolja, vplivajo na izražanje epigenetskih informacij v več generacijah, vendar te informacije ne izbrišejo. Takšni prehodni učinki okoljskih dejavnikov, na katere so bile stare generacije izpostavljene pri izražanju značilnosti v njihovih potomkih, kažejo na edinstveno, gibljivo naravo tega epigenetskega mehanizma. Raziskovalci, ki so sodelovali z INRA-om, so s preizkusom mikrokozmoloških poskusov, ki so ponovili naravne okoljske razmere, potrdili, da se lahko epigenetska dediščina v Drosophili ohranja v naravi.

Ekipa posadke Giacomo Cavalli je zato dokazala obstoj stabilne transgeneracijske dediščine, ki jo posreduje Polycomb, odvisno od 3-D kromosomske strukture. Njihove ugotovitve ponujajo nova obzorja za biomedicinsko znanost. Predlagata, da bi lahko epigenetika delno rešila skrivnost "manjkajoče heritabilnosti", torej odsotnost kakršne koli očitne povezave med genetsko obliko in nekaterimi normalnimi dednimi lastnostmi in boleznimi.

menu
menu