Sinirbilim

Çalışma Epigenetik Belleğin Çoklu Nesiller Arasında Aktarıldığını Gösteriyor

Özet: Araştırmacılar, kromozomlar üzerindeki epigenetik belirteçleri değiştirerek, yavrularda ve torunlarda gen ifadesinin değiştiğine tanık oldular. Bulgular, nesiller arası epigenetik kalıtımın ortaya çıktığını ortaya koymaktadır.

Kaynak: UC Santa Cruz

DNA’daki genetik kodu değiştirmeden, epigenetik modifikasyonlar, bir organizmanın sağlığını ve gelişimini etkileyerek genlerin nasıl ifade edildiğini değiştirebilir. Gen ifadesindeki bu tür değişikliklerin kalıtsal olabileceğine dair bir zamanlar radikal olan fikrin arkasında giderek artan bir kanıt var, ancak ilgili mekanizmalar hala tam olarak anlaşılamadı.

UC Santa Cruz’daki araştırmacılar tarafından yapılan yeni bir çalışma, yaygın bir epigenetik modifikasyon türünün sperm yoluyla sadece ebeveynlerden yavrulara değil, aynı zamanda bir sonraki nesle de (“torun”) nasıl aktarılabileceğini gösteriyor.

Buna “kuşaklar arası epigenetik kalıtım” denir ve bir kişinin sağlığının ve gelişiminin ebeveynlerinin ve büyükanne ve büyükbabasının deneyimlerinden nasıl etkilenebileceğini açıklayabilir.

26 Eylül haftasında yayınlanan araştırma, Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) BildirileriDNA’nın kromozomlarda paketlenme şeklini değiştiren bir histon proteininin belirli bir modifikasyonuna odaklandı.

Bu geniş çapta incelenen epigenetik işaretin (H3K27me3 olarak adlandırılır) etkilenen genleri kapattığı veya “bastırdığı” bilinmektedir ve insanlardan nematod solucanına kadar tüm çok hücreli hayvanlarda bulunur. C. elegans bu çalışmada kullanılmıştır.

UC Santa Cruz’da moleküler, hücre ve gelişim biyolojisi profesörü olan ilgili yazar Susan Strome, “Bu sonuçlar, sperm ile iletilen histon işaretleri ile gen ekspresyonu ve yavrularda ve torunlarda gelişme arasında bir neden-sonuç ilişkisi kuruyor” dedi.

Histonlar, kromozomlarda DNA’nın paketlenmesinde yer alan ana proteinlerdir. H3K27me3 olarak bilinen epigenetik işaret, histon H3’teki belirli bir amino asidin metilasyonunu ifade eder. Bu, DNA’nın daha yoğun bir şekilde paketlenmesine yol açar ve bu bölgedeki genlerin aktivasyon için daha az erişilebilir olmasını sağlar.

Yeni çalışma, bu histon işaretinin erkek kromozomlarından seçici olarak çıkarılmasını içeriyordu. C. elegans Daha sonra tamamen işaretlenmiş kromozomlara sahip yumurtaları döllemek için kullanılan sperm.

Ortaya çıkan yavrularda, araştırmacılar, baskıcı epigenetik işaretin yokluğunda baba kromozomlarındaki (spermden kalıtılan) genlerin açıldığı veya “yukarı regüle edildiği” anormal gen ekspresyon paternleri gözlemlediler.

Bu, normalde ifade etmeyecekleri genleri açan dokulara yol açtı. Örneğin, germ hattı dokusu (yumurta ve sperm üreten), nöronlarda normal olarak ifade edilen genleri çalıştırdı.

Strome, “Analiz ettiğimiz tüm dokularda genler anormal bir şekilde ifade edildi, ancak farklı dokularda farklı genler ortaya çıktı, bu da doku bağlamının hangi genlerin yukarı doğru düzenlendiğini belirlediğini gösterdi.” Dedi.

Yavrunun germ hattı dokusundaki kromozomların analizi, yukarı regüle edilmiş genlerin hala baskılayıcı histon işaretinden yoksun olduğunu, işaretin yukarı regüle edilmemiş genlerde restore edildiğini ortaya çıkardı.

Strome, “Yavruların germ hattında, bazı genler anormal bir şekilde açıldı ve baskıcı işaretten yoksun durumda kalırken, genomun geri kalanı işareti geri aldı ve bu model torunlara geçti” dedi.

“Eğer bu DNA paketleme modeli germ hattında korunursa, potansiyel olarak sayısız nesiller boyunca aktarılabileceğini düşünüyoruz.”

Bu epigenetik belirteçleri gösterir
Epigenetik kalıtımla ilgili bir çalışmada, araştırmacılar, H3K27me3 epigenetik işaretiyle düzgün bir şekilde paketlenmiş yumurta kromozomlarını ve işaretten yoksun sperm kromozomlarını miras alan solucan C. elegans embriyolarını yarattılar. Soldaki tek hücreli embriyo, pembe kromozomları yumurtadan ve yeşil kromozomları spermden miras aldı, renkler H3K27me3’ün varlığını veya yokluğunu gösteriyor. Sağdaki iki hücreli embriyo, her bir çekirdekte birleşmiş yumurta ve sperm kromozomlarını gösterir. Kredi bilgileri: Laura Gaydos

Torunlarda, araştırmacılar, tamamen steril olan bazı solucanlar da dahil olmak üzere bir dizi gelişimsel etki gözlemlediler. Bu sonuç karışımı, sperm ve yumurta üreten hücre bölünmeleri sırasında kromozomların nasıl dağıldığına bağlı olarak, bir sonraki nesle aktarılabilen birçok farklı kromozom kombinasyonuna neden olur.

Strome’un laboratuvarındaki araştırmacılar, epigenetik kalıtım üzerinde çalışıyorlar. C. elegans ve bu makalenin bu alandaki çalışmalarının doruk noktasını temsil ettiğini söyledi. Kültürde memeli hücrelerini inceleyen diğer araştırmacıların, laboratuvarının solucanlardaki bulgularına çok benzer sonuçlar bildirdiklerini, ancak bu çalışmaların birden fazla nesil boyunca bulaşmayı göstermediğini kaydetti.

“Bu, sadece solucana özgü tuhaf bir fenomen değil, hayvanlarda gen ekspresyonu ve gelişiminin korunmuş bir özelliği gibi görünüyor” dedi. “İnanılmaz genetik deneyler yapabiliriz. C. elegans bu insanlarda yapılamaz ve solucanlardaki deneylerimizin sonuçlarının diğer organizmalarda geniş etkileri olabilir.”

Makalenin ilk yazarları, Strome laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olarak çalışma üzerinde çalışan ve şu anda Buck Yaşlanma Araştırmaları Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Kiyomi Kaneshiro ve UCSC araştırma görevlisi Thea Egelhofer’dir.

Ortak yazarlar arasında biyoinformatikçi Andreas Rechtsteiner ve yüksek lisans öğrencisi Chad Cockrum (şu anda IDEXX Laboratories’de) de var.

Ayrıca bakınız

Bu, yatakta yatan bir kişinin çizgi filmini gösteriyor.

Finansman: Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklenmiştir.

Bu epigenetik araştırma haberleri hakkında

Soyut

Spermden kalıtılan H3K27me3 epialelleri cis’te nesiller boyu aktarılır

Kromatin durumlarının ana hücrelerden yavru hücrelere iletilmesi, hücreye özgü transkripsiyonel durumları ve dolayısıyla hücre bölünmesi yoluyla hücre kimliğini korur. Bu süreci destekleyen mekanizma tam olarak anlaşılamamıştır.

Kromatin durumlarının, sperm ve oositler yoluyla nesiller boyunca gen ekspresyonu bilgilerinin iletilmesinde hizmet ettiği rol, daha da az anlaşılmıştır. Burada, bir model kullandık Caenorhabditis elegans sperm ve oosit alelleri, baskıcı işaret H3K27me3’ün farklı durumlarında kalıtsaldı.

Bu, alellerin yavruların çekirdekleri içinde farklı transkripsiyonel durumlar elde etmesine neden oldu.

Bu modeli kullanarak, H3K27me3 olmadan kalıtılan sperm alellerinin, yavruların somatik ve germ hattı dokularında yukarı regülasyona duyarlı olduğunu ve doku bağlamının hangi genlerin yukarı regülasyon olduğunu belirlediğini gösterdik.

Yavru germ hatlarında yukarı regüle edilen sperm alellerinin alt kümesinin H3K27me3(-) durumunu koruduğunu ve torunlara H3K27me3(-) ve yukarı regüle edilmiş epialeller olarak iletildiğini bulduk, bu da H3K27me3’ün nesiller arası bir epigenetik taşıyıcı olarak hizmet edebileceğini gösterdi. C. elegans.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/epigenetic-market-transmission-21533/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu