Стресс у матерей может влиять на биологию будущих поколений

Реакция матери на стресс может влиять даже на её внуков.

Биологи из Университета Айовы обнаружили, что самки круглых червей (нематод), подвергнутые тепловому стрессу, при определённых условиях и через модификации своих генов передавали наследие этого воздействия не только своему потомству, но и детям своего потомства.

Исследователи под руководством Вины Пралад изучали, как мать-нематода реагирует на опасность, например, на изменение температуры. В более раннем исследовании они обнаружили, что в ответ на опасность червь выделяет серотонин, который передаёт предупреждение её неоплодотворённым яйцеклеткам. Это «предупреждение» сохраняется и затем передаётся потомству после зачатия.

В новом исследовании биологи хотели выяснить, как память о стрессе хранится в яйцеклетке.

Учёные подвергли матерей-нематод неожиданному стрессу и обнаружили, что стрессовая память закрепляется в яйцеклетках с помощью белка HSF1 (heat shock transcription factor). Этот белок присутствует у всех растений и животных и активируется изменениями температуры, солёности и другими стрессорами.

Команда выяснила, что HSF1 рекрутирует другой белок — фермент гистон-3-лизин-9 (H3K9) метилтрансферазу. Обычно этот фермент действует во время эмбриогенеза, чтобы «заглушить» гены и стереть память об их предыдущей активности.

Однако команда Пралад наблюдала нечто иное: HSF1 сотрудничает с механизмами, которые в норме «сбрасывают» память о работе генов, чтобы, наоборот, установить эту стрессовую память.

Один из таких «заглушенных» генов кодирует инсулиновый рецептор, который играет ключевую роль в метаболических изменениях при диабете у людей. Его подавление меняет физиологию, метаболизм и устойчивость к стрессу. Поскольку эти метки подавления сохранялись у потомства, их стратегия реакции на стресс переключалась с высокой чувствительности на механизмы, снижающие отзывчивость, но обеспечивающие долгосрочную защиту.

Ключевое наблюдение:

• Если мать подвергалась стрессу короткое время, память о стрессе была только у её непосредственного потомства, а у внуков она терялась.
• Если стрессовое воздействие на мать было длительным, память сохранялась и у поколения внуков.

Таким образом, «доза» материнского стресса каким-то образом записывается в популяции.

Исследователи планируют изучить эти изменения дальше. HSF1 не только обеспечивает устойчивость к стрессу, но и его повышенный уровень, как и уровень метки H3K9, связаны с раком и метастазированием.

Статья «Gene bookmarking by the heat-shock transcription factor programs the insulin-like signaling pathway» была опубликована 13 октября в журнале Molecular Cell.