Les effets de piste de chercheurs des repères épigénétiques ont transporté par des chromosomes de sperme

Pendant qu'un organisme se développe et répond à son environnement, les gènes en ses cellules tournent continuellement en marche et en arrêt, avec différentes configurations d'expression du gène dans différentes cellules. Mais les changements de l'expression du gène peuvent-ils être réussis en circuit des parents à leurs enfants et rétablissements suivants ? Bien que la preuve indirecte pour ce phénomène, hérédité épigénétique « de transgenerational appelé, » se développe, il reste controversé parce que les mécanismes derrière lui sont si mystérieux.

Maintenant les chercheurs à UC Santa Cruz ont expliqué que l'information épigénétique diffusée par les chromosomes parentaux de sperme peut entraîner des changements d'expression du gène et de développement dans la progéniture. Leur étude, 20 mars publié dans des transmissions de nature, impliquées une suite d'expériences intelligentes utilisant le nématode worm le Caenorhabditis elegans.

Les modifications épigénétiques ne modifient pas les séquences d'ADN de gènes, mais comportent au lieu les modifications chimiques à l'ADN elle-même ou aux protéines d'histone avec lesquelles l'ADN est empaqueté dans les chromosomes. Ces modifications ou « repères » changent l'expression du gène, tournant des gènes mise en marche/arrêt.

Dans leurs expériences avec des elegans de C., les chercheurs en laboratoire de Susan Strome à UC Santa Cruz se sont concentrés sur les repères d'histone, modifications aux acides aminés spécifiques dans les arrières des protéines d'histone. Strome, un professeur de moléculaire, la cellule et la biologie du développement, ont indiqué que l'étude neuve a abordé une question centrale dans le domaine de l'epigenetics.

« C'est une question très directe : Fait héritant des chromosomes de sperme avec l'emballage modifié d'histone de l'expression du gène d'affect d'ADN dans la progéniture ? Et la réponse est oui, » il a dit.

Le premier l'auteur Kiyomi Kaneshiro, un étudiant de troisième cycle dans le laboratoire de Strome qui a abouti l'étude, a dit que des elegans de C. est un bon modèle pour étudier cette question parce que l'emballage d'histone est entièrement maintenu dans les chromosomes du sperme de la vis sans fin. Chez l'homme et d'autres mammifères, l'emballage d'histone seulement est partiellement maintenu dans le sperme.

« Il y a discussion au-dessus de combien d'emballage d'histone est maintenu chez l'homme, mais nous savons qu'il est maintenu dans quelques régions développemental importantes du génome, » Kaneshiro a dit.

Les chercheurs se sont concentrés sur l'hérédité épigénétique dans la ligne paternelle parce que le sperme contribue peu plus que ses chromosomes à l'embryon. L'oeuf contient beaucoup d'autres composantes qui peuvent influencer le développement de l'embryon, le rendant plus dur pour taquiner à l'extérieur des effets épigénétiques dans la ligne maternelle.

Dans ses expériences, Kaneshiro a sélecteur retiré un repère spécifique d'histone des chromosomes de sperme, puis des oeufs fécondés avec le sperme modifié et a étudié la progéniture donnante droit. Une innovation essentielle était d'employer le sperme et les oeufs de deux tensions différentes des elegans de C., qui ont permis à Kaneshiro de distinguer les chromosomes hérités du sperme et ceux hérités de l'oeuf. Il a choisi des tensions de vis sans fin de Grande-Bretagne et d'Hawaï qui avaient évolué séparé assez longtemps pour accumuler beaucoup de petites différences génétiques (polymorphismes uniques appelés de nucléotide).

« Les papas étaient britanniques et les mamans étaient hawaïennes, et il y a assez de différences entre elles que nous pourrions distinguer que les deux génomes parentaux dans les cellules de leur progéniture, » Kaneshiro a dit. « Par ce système hybride, nous pouvions voir les différences dans l'expression du gène qui étaient un résultat direct des changements des repères d'histone sur les chromosomes de sperme. »

En outre, ces changements d'expression du gène ont eu des conséquences de développement. Avec le démontage des repères d'histone, les chromosomes de sperme ont détruit un signe répressif qui maintient normalement certains gènes d'être actif dans la lignée germinale de la progéniture (les cellules qui provoquent les oeufs et le sperme). Kaneshiro a observé que les cellules de la lignée germinale de la progéniture ont allumé les gènes neuronaux et a commencé à se développer en neurones.

Le repère particulier d'histone retiré dans ces expériences est un repère épigénétique largement étudié trouvé chez les animaux s'échelonnant des vis sans fin aux mouches à fruit aux êtres humains. « Ce repère est trouvé sur les histones qui sont maintenues sur des chromosomes de sperme chez l'homme, » Kaneshiro a dit.

Les découvertes neuves prouvent que les repères épigénétiques hérités affectent l'expression du gène et le développement. Mais l'étude impliquée artificiellement changeant les repères sur les chromosomes de sperme. Ce qui reste à comprendre est comment les effets sur l'environnement sur un organisme adulte pourraient modifier les repères épigénétiques en ses cellules de lignée germinale, permettant à ces effets sur l'environnement pour être communiqué à les rétablissements suivants.

« Nos découvertes soulèvent la possibilité que les repères d'histone sont des transporteurs pour l'hérédité épigénétique de transgenerational, » Kaneshiro ont dit. « Nous savons que l'environnement qu'un organisme remarque peut changer des configurations d'expression du gène en cellules somatiques [cellules de fuselage de non-lignée germinale]. S'il change des configurations d'expression du gène dans la lignée germinale, nous comptons que ces modifications peuvent être héritées, mais nous n'avons pas montré cela encore. »

Source : Université de Californie - Santa Cruz

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University of California - Santa Cruz