Механизм стресс-индуцированного эпигенетического наследования раскрыт в новом исследовании

Исследователи из RIKEN раскрыли механизм, благодаря которому эффекты стресса у вида мух Drosophila наследуются эпигенетически на протяжении многих поколений через изменения структуры хроматина — материала, из которого состоит клеточное ядро. Результаты, опубликованные в журнале Cell, подчеркивают роль транскрипционного фактора dATF-2 в сборке хроматина и представляют собой значительный прогресс в понимании неменделевского наследования.

В последние годы растет интерес к феномену эпигенетического наследования: идее о том, что наш геном через эпигенетические метки и другие структурные модификации передает больше информации, чем просто последовательность букв, закодированная в его парах оснований ДНК. Было показано, что различные виды стресса индуцируют такие эпигенетические изменения, однако лежащие в их основе механизмы оставались неизвестными.

Чтобы прояснить эти механизмы, исследователи изучили активность активирующего транскрипционного фактора-2 (ATF-2), члена семейства факторов, регулирующих экспрессию генов в ответ на изменения клеточной среды. Предыдущие исследования предполагали, что в отсутствие стресса ATF-2 играет роль в сайленсинге (молчании) определенных генов через образование гетерохроматина — плотно упакованной разновидности хроматина, состояние которого эпигенетически наследуется. При включении стресса ATF-2 меняет свою функцию и индуцирует экспрессию генов.

Изучая мутации гена ATF-2 у дрозофилы (dATF-2), исследователи наблюдали нарушение структуры гетерохроматина и снижение метилирования гистоновых белков — основного компонента хроматина. Дальнейший анализ показал, что тепловой шок и осмотический стресс во время раннего эмбриогенеза приводят к фосфорилированию dATF-2 и запускают его высвобождение из гетерохроматина.

Самое интересное, что исследователи обнаружили: нарушение гетерохроматина, вызванное высвобождением dATF-2, передавалось следующему поколению клеток без каких-либо изменений в их последовательностях ДНК. В случае теплового шока продолжительный стресс на протяжении нескольких поколений приводил к тому, что измененное состояние хроматина также наследовалось последующими поколениями. Таким образом, результаты представляют собой первый пример межпоколенческой передачи стресс-индуцированного эпигенетического изменения, подчеркивая роль ATF-2 и открывая перспективные новые направления для дальнейших исследований.