Новое исследование предполагает, что эпигенетическая информация, которая содержится вне непосредственной структуры ДНК и обычно сбрасывается между поколениями, чаще передаётся от матери потомству, чем считалось ранее.
Исследование, проведённое учёными из WEHI (Мельбурн, Австралия), значительно расширяет наше понимание того, какие структуры несут эпигенетическую информацию, передаваемую ребёнку от матери, и какие белки важны для контроля этого необычного процесса.
Эпигенетика — это быстро развивающаяся область науки, исследующая, как гены живых организмов включаются и выключаются, позволяя одному и тому же набору генетических инструкций создавать сотни различных типов клеток.
На эпигенетические изменения могут влиять среда, питание, но всё это не изменяет ДНК и обычно не передаётся потомству.
Хотя небольшая группа «импринтированных» генов и может передавать эпигенетическую информацию из поколения в поколение, до сих пор было показано, что очень немногие другие гены подвержены влиянию эпигенетического состояния матери.
Новое исследование показывает, что поступление определённого белка в яйцеклетку матери может повлиять на гены, определяющие структуру скелета и в целом тела потомства.
Руководительница исследования профессор Марни Блюитт (Marnie Blewitt) рассказала, что результаты поначалу удивили команду.
«Нам потребовалось некоторое время, чтобы разобраться, потому что открытие оказалось неожиданным, — поделилась она. — Знание того, что эпигенетическая информация, полученная от матери, может оказывать влияние на формирование структуры тела на протяжении всей жизни, представляется захватывающим, поскольку предполагает, что это происходит гораздо чаще, чем мы когда-либо думали. Это может открыть ящик Пандоры в плане того, какая ещё эпигенетическая информация может наследоваться».
Новое исследование фокусировалось на белке SMCHD1, эпигенетическом регуляторе, открытом профессором Блюитт в 2008 году, и Hox-генах, имеющих решающее значение для определения особенностей строения эмбриональных сегментов и структур на них (ноги, руки, глаза) и в целом для нормального развития скелета.
Hox-гены контролируют идентичность каждого позвонка во время эмбрионального развития у млекопитающих, в то время как эпигенетический регулятор предотвращает слишком раннюю активацию этих генов.
Исследователи обнаружили, что количество белка SMCHD1 в яйцеклетке матери влияет на активность Hox-генов и на особенности формирования эмбриона. Без материнского SMCHD1 в яйцеклетке потомство рождалось с изменённой структурой скелета.
Первый автор работы Наталья Бенетти (Natalia Benetti) заметила, что это явное доказательство того, что от матери была унаследована не только генетическая, но и эпигенетическая информация.
«Знание о том, что это происходит с набором базовых генов, эволюционно сохранённых и у мух, и у людей, завораживает», — добавила она.
Исследование показало, что SMCHD1 в яйцеклетке, который сохраняется в течение лишь двух дней после зачатия, оказывает влияние на всю последующую жизнь.
Варианты SMCHD1 связаны с различными нарушением развития, в том числе синдромом Bosma arhinia microphthalmia (BAM), характеризующимся отсутствием носа, дефектами глаз и невозможностью полового созревания, и с разными формами мышечной дистрофии. Исследователи говорят, что их результаты могут в будущем иметь значение для женщин с опасными вариантами SMCHD1 и их детей.