Давно известно, что ДНК родителей является основным фактором, определяющим степень здоровья потомства. Однако наследование через ДНК — это только часть истории; образ жизни отца (его диета, наличие избыточного веса и уровень стресса) также влияют на здоровье его потомства. Это происходит через эпигеном — наследуемые биохимические метки, связанные с ДНК и связывающими ее белками. Но как именно эта информация передается при оплодотворении, а также точные механизмы и молекулы сперматозоидов, которые участвуют в этом процессе, до сих пор оставалось неясным.
ДНК не при чем: ученые доказали, что диета и уровень стресса отцов напрямую влияют на потомство
Ученые впервые заявили о том, что досконально изучили механизм эпигенетического (то есть не связанного с ДНК напрямую) наследования потомством некоторых патологий от своих отцов.
Оказалось, что режим питания, наличие избыточного веса и стресс отцов во время зачатия влияют на потомство не меньше, чем признаки, унаследованные через ДНК
Новое исследование, недавно опубликованное в журнале Developmental Cell, сделало значительный прогресс в этой области, определив, как информация об окружающей среде передается не-ДНК молекулами сперматозоидов. Это открытие продвигает научное понимание наследственности отцовского жизненного опыта и потенциально открывает новые возможности для изучения передачи заболеваний и их профилактики.
«Большой прорыв в этом исследовании заключается в том, что оно выявило не связанные с ДНК средства, с помощью которых сперматозоиды запоминают окружающую среду (например, диету) отца и передают эту информацию эмбриону», — рассказала Сара Кимминс, сотрудник кафедры исследований в области эпигенетики, репродукции и развития. Статья основана на 15-летнем исследовании ее группы.
Чтобы определить, как информация, влияющая на развитие, передается эмбрионам, исследователи манипулировали эпигеномом сперматозоидов, посадив самцов лабораторных мышей на диету с дефицитом фолиевой кислоты, а затем отслеживая влияние на определенные группы молекул в белках, связанных с ДНК.
Они обнаружили, что вызванные диетой изменения определенной группы молекул (метильных групп), связанных с гистоновыми белками (которые имеют решающее значение для «упаковки» ДНК в ядре клетки), привели к изменениям в экспрессии генов у эмбрионов и врожденным дефектам позвоночника и черепа. Примечательно то, что изменения метильных групп гистонов в сперме передавались при оплодотворении и оставались в развивающемся эмбрионе.
«Наши следующие шаги будут заключаться в том, чтобы определить, можно ли исправить эти вредные изменения, индуцированные в белках сперматозоидов. У нас есть все основания полагать, что это возможно», — добавила Кимминс. Чем лучше медики понимают процессы, лежащие в основе плохой наследственности – тем выше шансы того, что в будущем можно будет исправить даже некоторые врожденные патологии.