Bevaring av ikke-DNA-kodede egenskaper hos embryoer

Oversatt herfra.

Bilde 1. Sperm-lagrer-omgiv-info-i-histoner

Vi vet endelig hvordan sæd 'husker' og videreformidler ikke-DNA-kodede egenskaper til embryoer
TESSA KOUMOUNDOUROS20 MARS 2021

Studier på pattedyr har vist at 'minner' om forskjellige miljøeffekter - som kosthold, vekt og stress - blir overført fra pappaer til avkom, til tross for at disse tilstandene ikke er kodet for i DNA-sekvensene som bæres av sædceller. Nå har vi en ny forklaring på hvordan det er mulig.
Historien har mye å gjøre med epigenetikk. Molekyler som fester seg til DNA kan fungere som av/på-brytere som styrer hvilke seksjoner av DNA som blir brukt - men til nå har vi ikke visst hvilke av disse molekylene som kan bære innstillingene preget av en fars livserfaringer, for å bli innlemmet i et embryo via sæd.
"Det store gjennombruddet med denne studien er at den har identifisert et ikke-DNA-basert middel som spermier husker en fars miljø (diett) og overfører informasjonen til embryoet," sa McGill University epigenetiker Sarah Kimmins.

Bilde 2. Eneggede tvillingmus -ulike epigenom

Ved bruk av mus klarte epigenetikeren Ariane Lismer og kollegaer å demonstrere at effekten av et folat-manglende diett kunne overføres ved å endre histon-molekyler i sædceller. Enkelt sagt, histoner er virkelig grunnleggende proteiner som DNA snurres rundt for flokefri funksjon.
Når pattedyr bygger sæd i pattedyr, kaster de ut det meste av histonspolene for å tillate tettere pakking.
Men det er fortsatt en liten prosentandel (1 prosent hos mus og 15 prosent hos mennesker), som forsyner støtte for DNA i regioner som er spesifikke for spermie-dannelse og -funksjon, metabolisme og embryoutvikling - for å tillate at cellulære mekanismer bruker disse DNA-instruksjonene.

Kjemisk modifisering av disse histonene - den vanligste formen er metylering -lenke; er det som tillater eller forhindrer at DNA blir ‘lest’, slik at det kan transkriberes til proteinprodukter. Dårlig kosthold kan føre til at disse histonene endrer metylerings-status.

Dette er grunnen til at vi hører om viktigheten av folat for kvinner under graviditet: En mors folat hjelper til med å stabilisere DNA-metylering hos ungene sine.
Ved å mate hannmus med et folatfattig diett fra avvenningen, var forskerne i stand til å spore endringene i histoner fra hannens sædceller og i de resulterende embryoene. Og rett nok, sæd-histon endringer var også til stede i det utviklende embryoet.

"Ingen har vært i stand til å spore hvordan disse arvelige miljø-signaturene overføres fra sædcellen til embryoet tidligere," sa Lismer.
Teamet oppdaget også at disse effektene kan være kumulative og føre til en økning i alvorlighetsgraden av fødselsskader.

Bilde 3. Eks. på epigenetisk tagging

Interessant er fødselsskader som er sett hos musene, inkludert underutvikling ved fødselen og ryggmargsavvik lenke, godt dokumentert i folatfattige populasjoner av mennesker.
Forskerne håper at utvidelse av vår kunnskap om arvemekanismer vil avsløre nye måter å behandle og forhindre slike forhold på. Men det er mye mer å bearbeide før det.
"Våre neste skritt vil være å avgjøre om disse skadelige endringene indusert i sædproteinene (histoner) kan repareres. Vi har spennende nytt arbeid som antyder at dette virkelig er tilfelle," sa Kimmins.

Denne forskningen ble publisert i Developmental Cell, lenke.

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund