Рубрики Известно, что наследственная информация зашифрована в генах, которые, если не считать случайные мутации, остаются неизменными на протяжении всей жизни. Поэтому изначально считалось, что родители могут делиться жизненным опытом со своими детьми только с помощью поведенческих средств, таких как обучение.
Тем не менее, учёные давно заметили, что
отдельные признаки, приобретённые человеком после рождения под воздействием окружающей среды, могут впоследствии передаваться по наследству. Не так давно выяснилось, что ДНК детей, родители которых часто испытывали сильный стресс, работает иначе, чем у сверстников.
В своей предыдущей работе Трейси Бейл (Tracy Bale) из Университета Пенсильвании и её коллеги обнаружили, что
у самцов мышей, которые до начала размножения длительное время подвергались стрессу, например, постоянно чувствовали запах мочи хищника, появлялось потомство с притуплённой реакцией на сходные раздражители.
Тогда учёные сравнили сперму перенёсших стресс животных с биологическим материалом их более спокойно живущих сородичей. Исследователи обнаружили повышенное содержание в первой так называемых микроРНК, которые не заняты в синтезе белков, а служат для регуляции экспрессии генов.
«В тот раз мы просто показали, что уровни микроРНК были разными, и это не было слишком интересно, поэтому мы захотели узнать, какую роль играют эти изменения», – говорит Бейл.
В новом исследовании биологи с помощью инъекции вносили девять обнаруженных ранее видов микроРНК в зиготы мыши, после чего переносили клетку в организм самки для дальнейшего формирования плода. Помимо этого в опыте использовали контрольную группу мышей, которым пересаживали зиготы без дополнительных микроРНК или только с одной их разновидностью.
Когда полученное потомство подросло, исследователи проверили их реакцию на стресс. И снова оказалось, что
при среднем уровне воздействия, например, когда животное было на короткое время обездвижено, в организме мышей, появившихся из зигот с несколькими типами микроРНК, вырабатывалось меньше антистрессового гормона кортизона.
Кроме того, у этой группы были отмечены изменения в экспрессии сотни генов паравентрикулярного ядра – области головного мозга, ответственной за регулирование реакции на стресс. Это неизбежно должно было отразиться на раннем развитии нервной системы.
Затем команда Бейл задалась целью на молекулярном уровне проследить эффект, оказываемый микроРНК после оплодотворения. Известно, что эти молекулы способны нацеливаться на матричные РНК (мРНК) и блокировать синтез отдельных белков. Поэтому биологи сосредоточили внимание на материнских мРНК, которые сохраняются от яйцеклетки и остаются активными на протяжении короткого периода после оплодотворения, чтобы управлять развитием зиготы.
«Поскольку материнские матричные РНК продолжают транслироваться в процессе первых делений зиготы, принято считать, что мать на ранних стадиях имеет преимущество, в то время как отец не получает слово, – объясняет Бейл в пресс-релизе. – Но мы предположили, что микроРНК сперматозоида могут атаковать материнские мРНК и таким образом влиять на их трансляцию».
Во второй части работы учёные снова вводили микроРНК в зиготы мыши, но на этот раз инкубировали их в течение восьми часов, а затем определяли уровень экспрессии генов в каждой отдельной клетке. Как и ожидалось, микроРНК подавляли активность материнских мРНК. В частности, были затронуты гены, участвующие в ремоделировании хроматина.
Бейл считает, что
во время стресса у самцов микроРНК могут высвобождаться из эпителиальных клеток, которые выстилают придатки яичек, и попадать в созревающие и хранящиеся там сперматозоиды.
Теперь учёные пытаются определить, какие именно стресс-факторы усиливают производство микроРНК в мужских клетках, а также ищут способ повлиять на процесс наследственной передачи ненормальной реакции на стресс.
Подробнее с результатами работы американских учёных можно ознакомиться в статье, опубликованной в журнале PNAS.