Передача эпигенетической памяти через несколько поколений

Эпигенетические модификации могут изменять экспрессию генов, не затрагивая генетический код ДНК. Новое исследование Калифорнийского университета в Санта-Круз показывает, как один из распространённых типов таких модификаций может передаваться через сперматозоиды не только от родителей к потомству, но и к следующему поколению («правнукам»). Это явление называется «трансгенерационное эпигенетическое наследование».

Ключевой механизм

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), было сосредоточено на конкретной модификации гистонового белка — H3K27me3. Этот эпигенетический маркер, присутствующий у всех многоклеточных животных, приводит к более плотной упаковке ДНК и «выключению» (репрессии) затронутых генов.

Эксперимент на C. elegans

Учёные селективно удалили маркер H3K27me3 с хромосом сперматозоидов нематод, после чего оплодотворили ими яйцеклетки с полностью маркированными хромосомами. У полученного потомства наблюдались:

• Аномальные паттерны экспрессии генов на унаследованных отцовских хромосомах.
• Включение генов в несвойственных для них тканях (например, гены нейронов активировались в зародышевой линии).
• Контекст ткани определял, какие именно гены были «включены».

Наследование через поколения

Анализ показал, что в зародышевой линии потомства:

• На «включённых» генах репрессивная метка не восстанавливалась.
• На остальных генах метка была восстановлена.

Именно этот паттерн упаковки ДНК передавался следующему поколению — правнукам. У них наблюдался спектр нарушений развития, включая полную стерильность у некоторых особей.

Значение исследования

Как отметила ведущий автор Сьюзан Стром, работа устанавливает причинно-следственную связь между передаваемыми через сперму гистоновыми метками и развитием потомства. Похожие результаты, полученные другими учёными на культурах клеток млекопитающих, позволяют предположить, что это консервативный механизм, а не особенность червей.