Эпигенетическая «память» — ключ к спору «природа vs воспитание»
Исследователи из Центра Джона Иннеса открыли механизм, объясняющий, как организм может создавать биологическую «память» о переменных условиях среды, таких как качество питания или температура. Открытие, опубликованное 24 июля в журнале Nature, объясняет принцип работы этого механизма — своего рода биологического переключателя — и то, как эта память может наследоваться потомством.
Работа под руководством профессоров Мартина Ховарда и Кэролайн Дин показала, что активность генов может долгосрочно меняться под влиянием факторов среды без изменения самой последовательности ДНК. Например, у потомков людей, переживших сильный голод, повышен риск сердечно-сосудистых заболеваний и диабета, что может объясняться эпигенетической памятью.
Механизм на примере растений
Команда изучила, как растения «запоминают» продолжительность холодного зимнего периода, чтобы точно определить время цветения. Ключевую роль играет ген FLC.
- Математическая модель предсказала, что в каждой отдельной клетке ген FLC должен быть либо полностью включен, либо полностью выключен. Чем дольше холодный период, тем больше клеток стабильно переключают FLC в выключенное состояние.
- Экспериментальное подтверждение с помощью визуализации показало, что клетки действительно находятся в одном из двух четких состояний («вкл.» или «выкл.»), что согласуется с моделью.
Роль эпигенетики
Это «переключение» и есть эпигенетическая память. Она связана с модификациями гистонов — белков, вокруг которых обернута ДНК. Эти химические модификации влияют на активность близлежащих генов и могут передаваться:
- Дочерним клеткам при делении.
- Потомству, если изменения происходят в половых клетках (например, в пыльце растений).
Значение открытия
Открытие не только объясняет важный для сельского хозяйства механизм адаптации растений к климату, но и раскрывает фундаментальный биологический принцип, имеющий значение для многих областей биологии, включая медицину.