Os efeitos da trilha dos pesquisadores de marcas epigenéticas levaram por cromossomas do esperma

Enquanto um organismo cresce e responde a seu ambiente, os genes em suas pilhas estão desligando constantemente sobre e, com os testes padrões diferentes da expressão genética em pilhas diferentes. Mas podem as mudanças na expressão genética ser passadas sobre dos pais a suas crianças e gerações subseqüentes? Embora a evidência indirecta para este fenômeno, chamada o “transgenerational herança epigenética,” esteja crescendo, permanece controverso porque os mecanismos atrás dele são tão misteriosos.

Os pesquisadores em UC Santa Cruz têm demonstrado agora que a informação epigenética levada por cromossomas parentais do esperma pode causar mudanças na expressão genética e na revelação na prole. Seu estudo, publicado o 20 de março nas comunicações da natureza, envolvidas uma série de experiências inteligentes que usam o nemátodo worm elegans de Caenorhabditis.

As mudanças epigenéticas não alteram as seqüências do ADN dos genes, mas envolvem pelo contrário as alterações químicas ao ADN próprias ou às proteínas do histone com que o ADN é empacotado nos cromossomas. Estas alterações ou “marcas” mudam a expressão genética, girando genes de ligar/desligar.

Em suas experiências com elegans do C., os pesquisadores no laboratório de Susan Strome em UC Santa Cruz centraram-se sobre as marcas do histone, alterações aos ácidos aminados específicos nas caudas de proteínas do histone. Strome, um professor de molecular, pilha e biologia desenvolvente, disse que o estudo novo endereçou uma pergunta central no campo do epigenetics.

“É uma pergunta muito directa: Faz herdando cromossomas do esperma com empacotamento alterado do histone da expressão genética da influência do ADN na prole? E a resposta é sim,” disse.

Primeiro autor Kiyomi Kaneshiro, um aluno diplomado no laboratório de Strome que conduziu o estudo, disse que elegans do C. é um bom modelo para estudar esta pergunta porque o empacotamento do histone é retido inteiramente nos cromossomas do esperma do sem-fim. Nos seres humanos e nos outros mamíferos, o empacotamento do histone é retido somente parcialmente no esperma.

“Há um debate sobre quanto empacotamento do histone é retido nos seres humanos, mas nós sabemos que está retido em algumas regiões desenvolvente importantes do genoma,” Kaneshiro disse.

Os pesquisadores centraram-se sobre a herança epigenética na linha paterno porque o esperma contribui pouco mais do que seus cromossomas ao embrião. O ovo contem muitos outros componentes que podem influenciar a revelação do embrião, fazendo o mais duro amolar para fora efeitos epigenéticos na linha materna.

Em suas experiências, Kaneshiro removeu selectivamente uma marca específica do histone dos cromossomas do esperma, a seguir dos ovos fertilizados com o esperma alterado e estudou a prole resultante. Uma inovação crucial era usar o esperma e os ovos de duas tensões diferentes dos elegans do C., que permitiram Kaneshiro de distinguir entre os cromossomas herdaram do esperma e daqueles herdados do ovo. Escolheu tensões do sem-fim de Grâ Bretanha e de Havaí que tinham evoluído separada por muito tempo bastante para acumular muitas diferenças genéticas pequenas (chamadas únicos polimorfismo do nucleotide).

“Os paizinhos eram britânicos e as mamãs eram havaianas, e há bastante diferenças entre elas que nós poderíamos distinguir entre que os dois genomas parentais nas pilhas de sua prole,” Kaneshiro disse. “Através deste sistema híbrido, nós podíamos ver as diferenças na expressão genética que eram um resultado directo das mudanças em marcas do histone nos cromossomas do esperma.”

Além disso, aquelas mudanças na expressão genética tiveram conseqüências desenvolventes. Com remoção das marcas do histone, os cromossomas do esperma perderam um sinal repressivo que mantivesse normalmente determinados genes de ser activo no germline da prole (as pilhas que causam ovos e esperma). Kaneshiro observou que as pilhas do germline da prole giraram sobre genes neuronal e começou a tornar-se os neurônios.

A marca particular do histone removida nestas experiências é uma marca epigenética extensamente estudada encontrada nos animais que variam dos sem-fins às moscas de fruto aos seres humanos. “Esta marca é encontrada nos histones que são retidos em cromossomas do esperma nos seres humanos,” Kaneshiro disse.

Os resultados novos mostram que as marcas epigenéticas herdadas afectam a expressão genética e a revelação. Mas o estudo envolveu artificial mudar as marcas nos cromossomas do esperma. O que permanece ser compreendido é como os efeitos ambientais em um organismo adulto poderiam alterar marcas epigenéticas em suas pilhas do germline, tornando o possível para que aqueles efeitos ambientais sejam transmitidos às gerações subseqüentes.

“Nossos resultados levantam a possibilidade que as marcas do histone são portadores para a herança epigenética do transgenerational,” Kaneshiro disseram. “Nós sabemos que o ambiente que um organismo experimenta pode mudar testes padrões da expressão genética em pilhas somáticas [pilhas de corpo do non-germline]. Se muda testes padrões da expressão genética no germline, nós esperamos que aquelas mudanças podem ser herdadas, mas nós não mostramos aquele ainda.”

Source: Universidade da California - Santa Cruz

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University of California - Santa Cruz