У генов есть «воспоминания» о прошлых условиях окружающей среды

14.10.2021 От Геннадий 0
голод0Голландия-зима

Биологи из Университета Айовы обнаружили, что матери аскариды, подвергшиеся тепловому стрессу, при определенных условиях и посредством модификаций своих генов передали наследие этого стрессового воздействия не только своему потомству, но даже детям своих потомков.

Исследователи во главе с Виной Прахлад, доцентом кафедры биологии и Инициативы по проблемам старения разума и мозга, изучили, как мать-аскарида реагирует, когда чувствует опасность, например, изменение температуры, которое может быть вредным или даже фатальным для животного. В исследовании, опубликованном в прошлом году , биологи обнаружили, что мать-аскарида выделяет серотонин, когда чувствует опасность. Серотонин перемещается из ее центральной нервной системы, чтобы предупредить ее неоплодотворенные яйца, где, так сказать, хранится предупреждение, а затем передается потомству после зачатия.

Примеров таких генетических каскадов предостаточно, даже у людей. Исследования показали, что беременные женщины, пострадавшие от голода в Нидерландах с 1944 по 1945 год, известного как голландская голодная зима, рожали детей, пострадавших от этого эпизода, во взрослом возрасте — с более высокими, чем в среднем, показателями ожирения, диабета и шизофрении.

В этом исследовании биологи хотели выяснить, как память о стрессовом воздействии сохраняется в яйцеклетке.

«У генов есть «воспоминания» о прошлых условиях окружающей среды, которые, в свою очередь, влияют на их выражение даже после того, как эти условия изменились», — объясняет Прахлад. «Как устанавливается эта «память» и как она сохраняется после оплодотворения, эмбриогенеза и после того, как эмбрион перерастет во взрослую особь, неясно. «Это потому, что во время эмбриогенеза большинство организмов обычно сбрасывают любые изменения, которые были внесены в гены из-за прошлой активности генов».

Прахлад и ее команда обратились к круглому червю, существу, которое регулярно изучается учеными, в поисках подсказок. Они подвергли мать круглых червей неожиданному стрессу и обнаружили, что память о стрессе укоренилась в материнских яйцах благодаря действию белка, называемого фактором транскрипции теплового шока, или HSF1. Белок HSF1 присутствует во всех растениях и животных и активируется при изменении температуры, солености и других стрессовых факторах.

Команда обнаружила, что HSF1 привлекает другой белок, фермент, называемый гистон-3-лизин-9 (H3K9) метилтрансферазой. Последние обычно действуют во время эмбриогенеза, чтобы заставить гены замолчать и стереть память об их предшествующей активности.

Однако команда Прахальда заметила совсем другое.

«Мы обнаружили, что HSF1 взаимодействует с механизмами, которые обычно действуют, чтобы «перезагрузить» память об экспрессии генов во время эмбриогенеза, чтобы вместо этого установить эту стрессовую память», — говорит Прахлад.

Один из этих недавно заглушенных генов кодирует рецептор инсулина, который играет центральную роль в метаболических изменениях при диабете у людей и который, если заглушить, изменяет физиологию, метаболизм и устойчивость животного к стрессу. Поскольку эти знаки молчания сохранялись у потомства, их стратегия реакции на стресс была переключена с стратегии, которая зависела от способности быть высокочувствительным к стрессу, к использованию вместо этого механизмов, которые снижали чувствительность к стрессу, но обеспечивали долгосрочную защиту от стрессовой среды.

«Что мы обнаружили еще более примечательным, так это то, что если мать подвергалась стрессу в течение короткого периода времени, только потомство, которое развивалось из ее половых клеток, подвергшихся этому стрессу внутриутробно, обладало этой памятью», — говорит Прахлад. «Потомки этих потомков (внуки матери) потеряли эту память. Однако если мать подвергалась более длительному стрессу, поколение внуков сохраняло эту память. Каким-то образом «доза» материнского стресса фиксируется в популяции».

Исследователи планируют продолжить изучение этих изменений. HSF1 необходим не только для устойчивости к стрессу, но также повышенные уровни HSF1 и метки молчания связаны с раком и метастазированием. Поскольку HSF1 существует во многих организмах, его недавно обнаруженное взаимодействие с метилтрансферазой H3K9 для управления замалчиванием генов, вероятно, будет иметь более серьезные последствия.

(Visited 1 times, 1 visits today)