Биологический механизм передаёт долгосрочные эпигенетические «воспоминания»

Согласно эпигенетике, жизненный опыт может передаваться нашим детям и внукам через наследуемые изменения в экспрессии генов, не закодированные напрямую в ДНК. Новое исследование Тель-Авивского университета определяет точный механизм, который включает и выключает наследование таких влияний окружающей среды.

Исследование, опубликованное в Cell под руководством доктора Одеда Рехави, показывает, что наследованием эпигенетических реакций управляет не пассивное разбавление или ослабление, а активный регулируемый процесс.

Передача стресса из поколения в поколение

Ключевую роль в таком наследовании играют малые РНК — короткие молекулы РНК, регулирующие экспрессию генов. Ранее команда доктора Рехави обнаружила у червей C. elegans механизм «наследования малых РНК», который помогает потомству подготовиться к трудностям, с которыми столкнулись родители (например, голод или вирусные инфекции). Также был найден механизм с участием ферментов RdRPs, который усиливает наследуемые малые РНК в последующих поколениях, не давая реакции ослабнуть.

Большинство наследуемых эпигенетических реакций у червей сохраняются лишь несколько поколений, что порождало предположение об их постепенном затухании.

«Но это предположение игнорировало возможность того, что процесс не просто затухает, а регулируется», — сказал доктор Рехави.

В новом исследовании, используя малые РНК, нацеленные на репортёрный ген GFP, учёные выявили активный, настраиваемый механизм наследования, который можно включать и выключать.

Гены-регуляторы MOTEK

Были обнаружены специфические гены, названные MOTEK (Modified Transgenerational Epigenetic Kinetics), которые участвуют во включении и выключении эпигенетической передачи.

«Мы обнаружили, как управлять продолжительностью трансгенерационного эпигенетического наследования у червей, включая и выключая малые РНК, которые они используют для регуляции генов», — пояснил доктор Рехави.

Эти переключатели контролируются петлей обратной связи между наследуемыми малыми РНК, регулирующими гены, и генами MOTEK, которые необходимы для производства и передачи этих малых РНК через поколения.

«Эта обратная связь определяет, будет ли эпигенетическая память передана потомству или нет, и как долго будет длиться каждая эпигенетическая реакция».

К всеобъемлющей теории наследственности

Хотя исследование проводилось на червях, учёные полагают, что понимание принципов, контролирующих наследование эпигенетической информации, имеет решающее значение для построения всеобъемлющей теории наследственности для всех организмов, включая человека.

«Теперь мы планируем изучить гены MOTEK, чтобы точно понять, как они влияют на продолжительность эпигенетических эффектов, — сказала Лия Хури-Зеви, первый автор статьи. — Более того, мы планируем выяснить, существуют ли аналогичные механизмы у людей».