A legizgalmasabb legújabb fejlemény az emberi genetika kutatásában az a képesség, hogy nagyszabású, szisztematikus vizsgálatokat végezzen a genetikai variációkról több ezer emberben. Ezek a genomra kiterjedő asszociációs tanulmányok (GWAS) forradalmasították sok különböző komplex betegség megértését.

De ezen előrelépések ellenére még mindig csak kis töredékét tudjuk megmagyarázni számos egészségügyi állapot öröklődésének. Egy olyan tanulmányban, amely a laboromban van most publikálták a Science -ben, azt mutatjuk, hogy egy személy tulajdonságait erősen befolyásolhatja a genom váratlan részének genetikai variációja, amelyet a korábbi vizsgálatok során figyelmen kívül hagytak.

Azok a környezeti tényezők, amelyek a genetika mellett szerepet játszanak egy személy tulajdonságainak meghatározásában, szintén jelen vannak az anyaméhben. Amikor az utódok az anyaméhben vannak, az anyák környezeti tapasztalatai (beleértve az étrendet, a stresszt, a dohányzást) potenciálisan befolyásolhatják az utód tulajdonságait, amikor felnőnek. Ez a „fejlesztési programozás” nagyban hozzájárul a ma látható elhízási járványhoz.

E folyamat kulcsszereplője az epigenetika. Az epigenetika olyan módosítások, amelyek a genomon kívül helyezkednek el, és meghatározzák, hogy mely DNS -biteket kell aktívabbá vagy inaktívabbá tenni. Az egyik ilyen módosítás magában foglalja a DNS metilcsoportoknak nevezett vegyületekkel való megjelölését. A metilcsoportok határozzák meg, hogy a gének expresszálódnak (be vannak kapcsolva) vagy sem. A májsejtek és a vesesejtek genetikailag azonosak epigenetikai jegyeiktől eltekintve. Javasolták, hogy az anyaméh rossz környezetére adott válaszként az utód epigenetikai profilja megváltozzon.

Vizsgálatunkban összehasonlítottuk a vemhes egerek utódait, amikor alacsony fehérjetartalmú étrendet (8% fehérje) és normál étrendet (20% fehérje) kaptak. Az elválasztás után minden utód normál étrendet kapott. Ezután megvizsgáltuk az utódok DNS-metilációjának különbségét, összehasonlítottuk azokat az egereket, amelyek anyja alacsony fehérjetartalmú étrendet tartott, és azokat, akiknek anyja normális étrendet tartott.

Rossz helyen keres

Kezdetben nem találtunk semmit, így nagy meglepetés volt, de aztán megnéztük a riboszómális DNS (rDNS) adatait, és hatalmas epigenetikai különbségeket találtunk. A riboszómális DNS a genetikai anyag, amely riboszómákat képez-a sejtben található fehérjeépítő gépeket.

Amikor a sejtek stresszesek - például ha a tápanyagszintek alacsonyak -, túlélési stratégiaként megváltoztatják a fehérjetermelést. Azokban az egerekben, akiknek anyját alacsony fehérjetartalmú étrendben etették, azt találtuk, hogy metilezett rDNS-sel rendelkeznek. Ez lelassította rDNS -jük expresszióját, és kisebb utódokat eredményezett - akár 25% -kal könnyebbeket.

Ezek az epigenetikus hatások kritikus fejlődési időszakban jelentkeznek, míg az utód az anyaméhben van, de tartós hatás, amely a felnőttkorig is megmarad. Tehát egy anya alacsony fehérjetartalmú étrendje terhesség alatt valószínűleg súlyosabb következményekkel jár az utódok epigenetikai állapotára és súlyára, mint az utódok saját étrendje elválasztás után.

Az epigenetikus markereken túl, amikor megnéztük az rDNS alapvető genetikai szekvenciáját, még nagyobb meglepetést találtunk. Annak ellenére, hogy a vizsgálatban szereplő összes egeret genetikailag azonosnak tenyésztettük, azt találtuk, hogy az egyes egerek közötti rDNS nem genetikailag azonos - és még az egyes egereken belül is az rDNS különböző másolatai genetikailag különböznek egymástól. Tehát óriási eltérések vannak az rDNS -ben, amely szintén nagy szerepet játszik az utódok tulajdonságainak meghatározásában.

Bármely adott genomban sok rDNS -kópiát találunk, és azt találtuk, hogy nem minden rDNS -példány reagált ugyanúgy epigenetikusan. Úgy tűnt, hogy csak egy rDNS-típus-az „A-variáns”-metilálódik és befolyásolja a súlyt. Ez azt jelenti, hogy egy adott egér epigenetikai válaszát az rDNS-ük genetikai variációja határozza meg-akik több A-variáns rDNS-sel rendelkeznek, végül kisebbek.

A 2 -es típusú cukorbetegség öröklődését (mennyivel magyarázza a betegség kockázatát a genetikai tényezők) 25 és 80% között becsülték a különböző vizsgálatok. A 20 -es típusú cukorbetegség öröklődésének csak mintegy 2% -át magyarázták a betegségben szenvedők genomvizsgálatai.

Az a tény, hogy a riboszómális DNS genetikai variációinak ilyen erős hatása van, arra utal, hogy az emberek GWAS -jaiból hiányozhat a rejtvény kulcsfontosságú része, mivel eddig csak az emberek genomjának egyetlen példányát vizsgálták. Az rDNS genetikai és epigenetikai elemzése emberekben nagyon fontos betekintést nyújthat különféle emberi betegségekbe.

A szerzőről

Vardhman Rakyan, Az epigenetika professzora, Queen Mary Egyetem Londonban

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon