Эпигенетические «эксперименты» — изменения, связанные с внешними, а не генетическими факторами — предполагают, что физиологические реакции организма на трудности могут быть унаследованы, хотя основной механизм этой передачи был загадкой. Теперь исследователи обнаружили генетический механизм, который возникает в ответ организма на голодание на следующих поколениях червей. Возможно результаты этих исследований будут применимы и для людей, подвергающихся голоду и другим физиологическим причинам.
Зимой 1944-го немцы блокировали запасы продовольствия в западной Голландии, что привело к массовому голоду и разрухе. Влияние голода на будущих матерей, ставшего причиной возникновения одной из первых известных нам эпигенетических «экспериментов» – наследуемых изменений, вызванных внешними причинами, а не генетически обусловленными факторами. Они позволили предположить, что физиологические реакции организма на трудности могут быть унаследованы. Основной механизм их развития, однако, остался загадкой.
В статье, опубликованной недавно в журнале Cell, исследователи Тель-Авивского университета естественных наук, совместно с учёными медицинского центра Колумбийского университета и медицинского института Говарда Хьюза смогли исследовать генетический механизм, который происходит в ответ на голодание организма.
Возможно, есть несколько различных генетических механизмов, которые позволяют наследование признаков в соответствии с изменениями внешней среды. Эти механизмы настоящее время только обнаружены и ещё нуждаются в изучении. Учёные определили механизм под названием «наследование малых РНК», который позволяет червям передавать память о голодании нескольким последующим поколениям.
Молекулы РНК синтезируются на ДНК-матрицах в ответ на потребности конкретных клеток. Молекулы РНК-месенджеров (мРНК) содержат набор нуклеотидов для производства белков, которые обслуживают клетки и позволяют им функционировать. Но другие молекулы РНК имеют различные регуляторные функции. Малые РНК являются одним из видов этих регуляторных РНК — коротких молекул, которые регулируют экспрессию генов, в основном за счет отключения генов.
«Когда мы обнаружили, что малые РНК были унаследованы, и что это наследование влияет на антивирусный иммунитет червей, было очевидно, что это было лишь верхушкой айсберга»,- сказал Dr. Oded Rechavi.
В ходе нового исследования черви (нематоды C.elegans) голодали по нескольку дней в начале их развития. Учёные изучили молекулярные изменения в их клетках и установили, что голодавшие черви вырабатывают определенный набор малых РНК. Эти малые РНК сохраняются, по меньшей мере, у трех поколений червей, хотя эти животные получают нормальное питание, а их мишенями являются гены, играющие роль в усвоении питательных веществ.
Так как эти малые РНК вырабатываются только в ответ на голодание, они должны были быть переданы от одного поколения к другому. Мишенями этих малых эндогенных трансгенерационно передаваемых РНК являются гены, играющие роль в усвоении питательных веществ. Учёные также определили гены, необходимые для этого мультигенерационного эффекта. Более того, исследователи показали, что потомки голодавших животных третьего поколения отличаются увеличенной продолжительностью жизни.
«Мы не показали, что индуцируемые голодом малые РНК ответственны за увеличение продолжительности жизни, возможно это просто корреляция», — комментирует эти результаты авторы. — «Но вполне вероятно, что в последующих поколениях эти малые РНК служат средством контроля над экспрессией соответствующих генов».
Сделанные учеными открытия не претендуют на немедленное клиническое приложение.
«Тем не менее, они действительно показывают, что мы должны не терять из виду и другие факторы – не только изменения в ДНК, – которые могут иметь долгосрочные последствия для здоровья организма», — считает один из авторов работы профессор Oliver Hobert. «Иными словами, то, что произошло в жизни одного поколения, будь то голод или какое-либо другое травмирующее событие, может иметь отношение к здоровью его потомков на протяжении многих поколений».
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Oded Rechavi, Leah Houri-Ze’evi, Sarit Anava, Wee Siong Sho Goh, Sze Yen Kerk, Gregory J. Hannon, Oliver Hobert. Starvation-Induced Transgenerational Inheritance of Small RNAs in C. elegans // Cell – 2014 — 158 (2) – P.277
