Was wäre, wenn wir mehr als die Gene unserer Eltern erben könnten? Was wäre, wenn wir die Fähigkeit erben könnten, Gene ein- und auszuschalten?
Diese Möglichkeiten sind nach unserer ans Licht gekommen aktuellen Studie, veröffentlicht in Nature Communications. Wir fanden heraus, dass zusätzlich zu unseren Genen Informationen von der Mutter an die Nachkommen weitergegeben wurden, um die Entwicklung ihres Skeletts zu beeinflussen. Das sind die „epigenetischen“ Informationen, die normalerweise zwischen den Generationen zurückgesetzt werden.
Unsere Forschung wurde an Mäusen durchgeführt, dem ersten Fall dieser Art bei Säugetieren, bei dem eine lang anhaltende epigenetische Wirkung vom Ei der Mutter auf die nächste Generation übertragen wird. Dies hat lebenslange Folgen für die Gesundheit dieser Generation.
Wir können jedoch nicht sicher sein, dass die entsprechenden epigenetischen Veränderungen auch beim Menschen vererbt werden, einschließlich der Auswirkungen auf die Entwicklung unseres Skeletts und der möglichen Auswirkungen auf Krankheiten.
Halt, was ist nochmal Epigenetik?
Unsere Gene (DNA-Pakete) weisen unseren Körper an, bestimmte Proteine herzustellen. Aber unsere Zellen brauchen auch Anweisungen, um zu wissen, ob ein Gen verwendet werden soll (eingeschaltet) oder nicht (ausgeschaltet).
Diese Anweisungen kommen in Form von chemischen oder „epigenetischen“ Markierungen (kleine Moleküle), die auf der DNA sitzen. Sie sammeln diese Tags Ihr ganzes Leben lang an.
Denken Sie daran, wie Satzzeichen einem Leser helfen, einen Satz zu verstehen. Epigenetische Tags ermöglichen es der Zelle, eine DNA-Sequenz zu verstehen.
Ohne diese epigenetischen Markierungen könnte die Zelle ein Protein zur falschen Zeit oder gar nicht herstellen.
Das Timing ist entscheidend für die Entwicklung von Embryonen. Wenn bestimmte Gene zu früh oder zu spät exprimiert (angeschaltet werden, um ein Protein zu produzieren), wird sich ein Embryo nicht richtig entwickeln.
Was ist Epigenetik?
Was haben wir gefunden?
Wir waren daran interessiert, die Funktion eines Proteins namens SMCHD1 in Mäuseeiern (Eizellen) zu verstehen.
Durch die Entfernung von SMCHD1 aus Mäuseeiern fanden wir heraus, dass Mäuse, die sich aus Eiern ohne SMCHD1 entwickelt hatten, ein verändertes Skelett aufwiesen, wobei einige Wirbel in der Wirbelsäule zerstört waren.
Dies konnte nur durch eine epigenetische Veränderung durch den Verlust von SMCHD1 im Ei erklärt werden.
Insbesondere haben wir uns eine Reihe von Genen angesehen, die als bekannt sind hox Gene. Diese kodieren für eine Reihe von Proteinen, von denen bekannt ist, dass sie die Skelettentwicklung von Säugetieren steuern.
hox Gene kommen in allen Tieren vor, von der Fliege bis zum Menschen, und sind entscheidend für den Aufbau unserer Wirbelsäule. Die Evolution hat das Timing des Ausdrucks fein abgestimmt hox Gene während der Embryonalentwicklung, um sicherzustellen, dass das Skelett richtig zusammengesetzt wird.
Unsere Studie zeigte, dass epigenetische Tags, die durch das SMCHD1 der Mutter in ihrem Ei etabliert wurden, diese beeinflussen können hox Gene werden in ihren Nachkommen exprimiert.
Die Ergebnisse sind eine große Überraschung, da fast alle epigenetischen Tags im Ei kurz nach der Empfängnis gelöscht werden. Stellen Sie sich das ein bisschen wie einen Werksreset vor.
Dies bedeutet, dass es ungewöhnlich ist, dass epigenetische Informationen aus dem Ei der Mutter an ihre Nachkommen weitergegeben werden, um deren Wachstum zu beeinflussen.
Was bedeutet das für uns?
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sogar die Gene, die Sie nicht von Ihrer Mutter geerbt haben, Ihre Entwicklung beeinflussen können.
Dies kann Auswirkungen auf die Kinder von Frauen mit Varianten in ihrem SMCHD1-Gen haben. Variationen in SMCHD1 verursachen menschliche Krankheiten wie eine Form von Muskeldystrophie.
In Zukunft könnte SMCHD1 ein Ziel für neue Medikamente sein, um die Funktionsweise des Proteins zu verändern und Patienten mit Krankheiten zu helfen, die durch Variationen von SMCHD1 verursacht werden. Daher ist es wichtig zu verstehen, welche Folgen die Störung von SMCHD1 im Ei für zukünftige Generationen haben könnte.
Wie sieht es mit anderen Krankheiten aus?
Wissenschaftler beginnen nun zu verstehen, dass die unseren Genen hinzugefügten epigenetischen Markierungen empfindlich auf Veränderungen in der Umwelt reagieren. Dies kann bedeuten, dass Umweltschwankungen wie unsere Ernährung oder das Ausmaß unserer körperlichen Aktivität die Expression unserer Gene beeinflussen können. Diese Veränderungen verändern jedoch nicht die DNA selbst.
Der epigenetische Zustand erfährt die meisten Veränderungen, wenn sich das Ei entwickelt, und während der sehr frühen Embryonalentwicklung, aufgrund des „Factory Reset“ zwischen den Generationen. Dies bedeutet, dass der Embryo während dieses Entwicklungsfensters anfälliger für epigenetische, einschließlich umweltbedingte Veränderungen ist.
Da wir immer mehr Fälle entdecken, in denen epigenetische Informationen von der Mutter vererbt werden, kann es Fälle geben, in denen die Ernährung oder andere Umweltveränderungen der Mutter die nächste Generation beeinflussen könnten.
Da Wissenschaftler jetzt untersuchen können, was in einem einzelnen Ei passiert, sind wir gut aufgestellt, um festzustellen, wie das passieren könnte, und herauszufinden, was genau wir erben könnten.
Über den Autor
Marnie Blewitt, Leiter, Molekularmedizinisches Labor, Walter und Eliza Hall Institut und Natalia Benetti, Doktorand, Abteilung Epigenetik und Entwicklung, Walter und Eliza Hall Institut
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
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