Биологи раскрыли закономерности наследования длины теломер в ранних эмбрионах
Теломеры — это специализированные комплексы повторяющихся последовательностей ДНК и защитных белков на концах хромосом. Они защищают генетическую информацию и укорачиваются при каждом делении клетки. Критически короткие теломеры приводят клетку в состояние необратимого старения (сенесценции), связанное с хроническим воспалением и возрастными заболеваниями. Слишком длинные теломеры, в свою очередь, могут способствовать «бессмертию» раковых клеток.
Исследователи из Пенсильванского университета под руководством Мии Левин и Майкла Лампсона изучили, как наследуется длина теломер: как полигенный признак (под влиянием многих генов) или напрямую от яйцеклетки и сперматозоида.
Эксперименты на мышах, опубликованные в Current Biology, выявили эффект родительского происхождения:
- Когда матери передавали короткие теломеры, а отцы — длинные, эмбрионы удлиняли свои теломеры.
- В обратной ситуации (длинные от матери, короткие от отца) теломеры эмбрионов укорочивались.
Для чистоты эксперимента учёные использовали мышей с естественно длинными или короткими теломерами и проводили реципрокные скрещивания, меняя родителей местами. Поскольку потомство в обоих случаях было генетически идентичным, различия в длине теломер указывали именно на эффект родительского происхождения, а не на последовательность ДНК.
Ключевые изменения длины теломер происходили в короткое окно между первым и вторым делениями клетки эмбриона, ещё до активации его собственного генома.
Механизм, обнаруженный учёными, отличается от работы фермента теломеразы. Он больше похож на путь альтернативного удлинения теломер (Alternative Lengthening of Telomeres, ALT), который используют около 10–15% раковых опухолей. Этот путь «копирует и вставляет» теломерную ДНК с одной хромосомы на другую. Данные показывают, что эмбрион может включать похожий шаблонный процесс, чувствительный к асимметрии материнских и отцовских теломер.
Перспективы исследования:
- Для человека: Учёные планируют использовать секвенирование длинными ридами для анализа трио (мать-отец-ребёнок), чтобы проверить, наблюдается ли тот же эффект родительского происхождения, что и у мышей.
- Для онкологии: Эмбриональная модель позволяет изучать инициацию пути ALT в самом начале, на первых делениях клетки, что невозможно при анализе раковых клеток, где этот процесс идёт уже много поколений.