Gli effetti del cingolo dei ricercatori dei segni epigenetici hanno portato dai cromosomi dello sperma

Mentre un organismo si sviluppa e risponde al suo ambiente, i geni in sue celle stanno girando costantemente in funzione e a riposo, con differenti reticoli di espressione genica in celle differenti. Ma possono i cambiamenti nell'espressione genica essere passati sopra dai genitori ai loro bambini e generazioni successive? Sebbene la prova indiretta per questo fenomeno, chiamata “il transgenerational eredità epigenetica,„ stia sviluppandosi, rimane discutibile perché i meccanismi dietro sono così misteriosi.

Ora i ricercatori al UC Santa Cruz hanno dimostrato che le informazioni epigenetiche portate dai cromosomi parentali dello sperma possono causare i cambiamenti nell'espressione genica e nello sviluppo nella prole. Il loro studio, pubblicato il 20 marzo nelle comunicazioni della natura, in questione una serie di esperimenti abili facendo uso del nematode worm i elegans di Caenorhabditis.

I cambiamenti epigenetici non alterano le sequenze del DNA dei geni, ma invece comprendono le modifiche chimiche al DNA stessa o alle proteine dell'istone con cui il DNA è imballato nei cromosomi. Questi modifiche o “segni„ cambiano l'espressione genica, girante i geni inserita/disinserita.

Nei loro esperimenti con i elegans del C., i ricercatori nel laboratorio di Susan Strome al UC Santa Cruz hanno messo a fuoco sui segni dell'istone, modifiche agli amminoacidi specifici nelle code delle proteine dell'istone. Strome, un professore di molecolare, cella e biologia dello sviluppo, ha detto che il nuovo studio ha rivolto una domanda centrale nel campo del epigenetics.

“È una domanda molto diretta: Fa ereditando i cromosomi dello sperma con l'imballaggio alterato dell'istone dell'espressione genica di influenza del DNA nella prole? E la risposta è sì,„ ha detto.

Primo l'autore Kiyomi Kaneshiro, un dottorando nel laboratorio di Strome che piombo lo studio, ha detto che elegans del C. è un buon modello per esaminare questo problema perché l'imballaggio dell'istone completamente è conservato nei cromosomi dello sperma del verme. In esseri umani ed in altri mammiferi, l'imballaggio dell'istone parzialmente è conservato soltanto in sperma.

“C'è dibattito sopra il quanto imballaggio dell'istone è conservato in esseri umani, ma sappiamo che è conservato in alcune regioni inerente allo sviluppo importanti del genoma,„ Kaneshiro ha detto.

I ricercatori hanno messo a fuoco sull'eredità epigenetica nella riga paterna perché lo sperma contribuisce poco più dei sui cromosomi all'embrione. L'uovo contiene molte altre componenti che possono influenzare lo sviluppo dell'embrione, rendente lo più duro prendere in giro fuori gli effetti epigenetici nella riga materna.

Nei suoi esperimenti, Kaneshiro ha eliminato selettivamente un segno specifico dell'istone dai cromosomi dello sperma, quindi le uova fertilizzate con lo sperma modificato ed ha studiato la prole risultante. Un'innovazione cruciale era di usare lo sperma e le uova da due sforzi differenti dei elegans del C., che hanno permesso a Kaneshiro di distinguere fra i cromosomi hanno ereditato dallo sperma e da quelli ereditati dall'uovo. Ha scelto le razze del verme dalla Gran-Bretagna e dalle Hawai che si erano evolute esclusivamente abbastanza lungamente per accumulare molte piccole differenze genetiche (chiamate singoli polimorfismi del nucleotide).

“I papà erano britannici e le mamme erano hawaiane e ci sono abbastanza differenze fra loro che potremmo distinguere fra che i due genoma parentali nelle celle della loro prole,„ Kaneshiro ha detto. “Attraverso questo sistema ibrido, potevamo vedere le differenze nell'espressione genica che erano un risultato diretto dei cambiamenti nei segni dell'istone sui cromosomi dello sperma.„

Ancora, quei cambiamenti nell'espressione genica hanno avuti conseguenze inerenti allo sviluppo. Con rimozione dei segni dell'istone, i cromosomi dello sperma hanno perso un segnale repressivo che tiene normalmente determinati geni da essere attivo nel germline della prole (le celle che provocano le uova e lo sperma). Kaneshiro ha osservato che le celle del germline della prole hanno acceso i geni di un neurone ed ha cominciato a svilupparsi nei neuroni.

Il segno particolare dell'istone eliminato in questi esperimenti è un segno epigenetico ampiamente studiato trovato in animali che variano dai vermi alle mosche di frutta agli esseri umani. “Questo segno è trovato sugli istoni che sono conservati sui cromosomi dello sperma in esseri umani,„ Kaneshiro ha detto.

I nuovi risultati indicano che i segni epigenetici ereditati pregiudicano l'espressione genica e lo sviluppo. Ma lo studio ha compreso artificialmente cambiare i segni sui cromosomi dello sperma. Che cosa resta capire è come le conseguenze sull'ambiente su un organismo adulto potrebbero alterare i segni epigenetici in sue celle di germline, permettenti affinchè quelle conseguenze sull'ambiente siano trasmessi alle generazioni successive.

“I nostri risultati sollevano la possibilità che i segni dell'istone sono portafili per l'eredità epigenetica di transgenerational,„ Kaneshiro hanno detto. “Sappiamo che l'ambiente che un organismo sperimenta può cambiare i reticoli di espressione genica in somatociti [somatociti non-germline]. Se cambia i reticoli di espressione genica nel germline, prevediamo che quei cambiamenti possano essere ereditati, ma non abbiamo indicato quello ancora.„

Sorgente: Università di California - Santa Cruz

Source:

University of California - Santa Cruz