Память о митохондриальном стрессе в нейронах передаётся потомкам

Влияние опыта родителей может распространяться на несколько поколений у разных организмов. Учёные стремятся понять, какие условия могут вызывать такие трансгенерационные эффекты.

В исследовании, опубликованном в Nature Cell Biology, группа доктора Тянь Е из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук показала, что сигналы митохондриального стресса в нейронах могут передаваться митохондриям в половых клетках. Это потенциально способствует материнскому наследованию повышенного уровня мтДНК на протяжении многих поколений, что зависит от сигнального пути Wnt.

Исследователи сделали открытие, случайно заметив, что митохондриальный стресс в нейронах вызывает глобальную индукцию UPRmt у нематод Caenorhabditis elegans. Этот эффект может передаваться потомству на протяжении многих поколений (>50), даже после исчезновения исходного стрессового сигнала.

Трансгенерационная индукция UPRmt была вызвана унаследованным по материнской линии повышенным уровнем мтДНК. Это нарушило баланс между субъединицами окислительного фосфорилирования, кодируемыми мтДНК и ядерной ДНК, что привело к стрессу митохондриального протеостаза. Сигнальный путь Wnt необходим для поддержания повышенного уровня мтДНК в поколениях через трансгенерационную регуляцию мтДНК-полимеразы polg-1.

Трансгенерационное наследование повышенного уровня мтДНК и UPRmt позволяет потомкам жить дольше и повышает их устойчивость к стрессу. Однако у этого эффекта есть явная цена: животные с такими трансгенерационными изменениями дольше достигают половой зрелости и производят меньше потомства. Наличие такого компромисса подразумевает снижение приспособленности при наследовании повышенного уровня мтДНК, если стрессовые условия не возникнут в ближайшем будущем.

Это исследование продемонстрировало новый механизм трансгенерационного наследования митохондриального стрессового ответа, выявило неожиданную роль содержания мтДНК в трансгенерационных эффектах и расширило понимание роли сигнального пути Wnt в передаче сигналов митохондриального стресса нейронов через поколения. Дальнейшее изучение взаимодействия сигнального пути Wnt и количества копий мтДНК в многопоколенческой пластичности, связанной с физиологией митохондрий, представляет значительный интерес.