Ученые выявили механизм передачи генетической информации потомству

Ученые Института Ван-Андела и их коллеги выявили ключевую часть механизма, который аннотирует генетическую информацию перед ее передачей от отцов к их потомкам.

Исследование проливает новый свет на фундаментальный биологический процесс, при котором ген от одного родителя выключается, в то время как копия от другого родителя остается активной. Ошибки в импринтинге связаны с рядом заболеваний, таких как редкое заболевание Сильвер-Рассел-синдром, а также определенные виды рака и диабет.

Правильный импринтинг критически важен для здоровья на протяжении всей жизни, но, несмотря на его важность, у нас до сих пор нет полного понимания факторов, регулирующих этот важный процесс.

"Наши результаты раскрывают механизм РНК, который управляет установлением импринтинга и поясняет, почему он различается между отцами и матерями", — говорит доктор наук Пирошка Сабо.

Наша генетическая информация закодирована в ДНК, длинной молекуле, которая тесно упакована, образуя 23 пары хромосом, половина из которых идет от отца, а половина — от матери. Сперма и яйцеклетки содержат только 23 одиночные хромосомы — половину генетического материала, необходимого для жизни. Во время оплодотворения они каждый вносят свою половину, что приводит к зиготе с полным набором из 23 пар хромосом.

Но не все инструкции в ДНК необходимы одновременно или в одних и тех же местах. В этом месте в игру вступают эпигенетические механизмы. Эпигенетические механизмы помечают ДНК специальными химическими метильными группами, которые сообщают определенным генам, когда они должны быть активными, а когда — молчать, — все это без изменения последовательности ДНК.

Импринтинг происходит, когда метильные группы добавляются к определенным генам во время образования спермы или яйцеклетки. Это, в свою очередь, важно для определения того, какая родительская копия этого гена будет экспрессироваться у потомства.

Чтобы лучше понять процессы, регулирующие импринтинг, Сабо и ее коллеги сосредоточились на участке импринтинга в ДНК, который регулирует ген Igf2. Ген Igf2 играет ключевую роль в развитии плода и активен только на хромосоме, унаследованной от отца. Слишком маленькое количество метилирования в области контроля IGF2 у человека может привести к Сильвер-Рассел-синдрому, который характеризуется замедленным ростом и увеличенным риском метаболических заболеваний.

"Если область контроля гена IGF2 от отца не метилирована, это может привести к заболеванию", — говорит Сабо.

Используя генетические модели и глубокое генетическое секвенирование, команда обнаружила, что метилирование области контроля гена Igf2 в унаследованной от отца ДНК регулируется основанным на РНК процессом в мужских герминативных клетках.

"Ранее мы обнаружили, что РНК аналогично протекает через другие патернально помеченные импринтированные домены в мужских герминативных клетках, что подразумевает, что этот же процесс, вероятно, справедлив для патернального импринтинга в общем, — говорит Сабо. — Эти результаты указывают на более широко применимый процесс, что очень волнующе и требует подтверждения в последующих исследованиях".