Il tipo 2 Diabete E Obesità Eredita?

Il più eccitante sviluppo recente nella ricerca sulla genetica umana è stata la capacità di eseguire studi sistematici su larga scala sulla variazione genetica in migliaia di persone. Questi studi di associazione genome-wide (GWAS) hanno rivoluzionato la nostra comprensione di molte diverse malattie complesse.

Ma nonostante questi progressi, siamo ancora in grado di spiegare solo una piccola parte dell'ereditarietà di molte condizioni di salute. In uno studio che ha il mio laboratorio appena pubblicato su Science, dimostriamo che gli attributi di una persona potrebbero essere fortemente influenzati dalla variazione genetica in una parte inaspettata del genoma che è stata trascurata in studi precedenti.

I fattori ambientali che giocano un ruolo accanto alla genetica nel determinare gli attributi di una persona sono presenti anche nell'utero. Quando la prole è nel grembo materno, ciò che le madri sperimentano a livello ambientale (compresa la dieta, lo stress, il fumo) ha il potenziale per influenzare gli attributi di una prole quando diventano adulti. Questa "programmazione dello sviluppo" è considerata un grande contributo all'epidemia di obesità vista oggi.

Un attore chiave in questo processo è l'epigenetica. L'epigenetica è una modifica che si trova all'esterno del genoma e determina quali frammenti di DNA rendere più attivi o inattivi. Una di queste modifiche comporta l'etichettatura del DNA con composti chiamati gruppi metilici. I gruppi metilici determinano se i geni sono espressi (attivati) o meno. Le cellule epatiche e le cellule renali sono geneticamente identiche a parte i loro segni epigenetici. È stato proposto che in risposta ad un ambiente povero nell'utero, il profilo epigenetico di una prole cambierà.

Nel nostro studio, abbiamo confrontato la progenie di topi gravidi con una dieta a basso contenuto proteico (proteina 8%) e una dieta normale (proteina 20%). Dopo che furono svezzati, a tutti i figli fu data una dieta normale. Abbiamo poi esaminato la differenza nella metilazione del DNA della prole, confrontando quei topi le cui madri avevano una dieta a basso contenuto di proteine ​​per coloro le cui madri avevano una dieta normale.


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Guardando nel posto sbagliato

Inizialmente, non abbiamo trovato nulla, quindi è stata una grande sorpresa, ma poi abbiamo esaminato i dati del DNA ribosomiale (rDNA) e trovato enormi differenze epigenetiche. Il DNA ribosomale è il materiale genetico che forma i ribosomi - le macchine che costruiscono le proteine ​​all'interno della cellula.

Quando le cellule sono stressate - per esempio quando i livelli di nutrienti sono bassi - alterano la produzione di proteine ​​come strategia di sopravvivenza. Nei topi le cui madri sono state nutrite con una dieta povera di proteine, abbiamo scoperto che avevano rDNA metilato. Questo ha rallentato l'espressione del loro rDNA e ha portato a una progenie più piccola - tanto quanto il 25% più leggero.

Questi effetti epigenetici si verificano in una finestra dello sviluppo critico mentre la prole è nell'utero ma è un effetto permanente che rimane nell'età adulta. Quindi la dieta a basso contenuto proteico di una madre durante la gravidanza potrebbe avere conseguenze più gravi sullo stato epigenetico e sul peso della prole rispetto alla dieta di una prole dopo che è stata svezzata.

Guardando oltre i marcatori epigenetici, quando abbiamo esaminato la sequenza genetica di base del rDNA, abbiamo trovato una sorpresa ancora più grande. Anche se tutti i topi dello studio sono stati allevati per essere geneticamente identici, abbiamo scoperto che l'rDNA tra i singoli topi non era geneticamente identico - e che, anche all'interno di un singolo topo, diverse copie di rDNA erano geneticamente distinte. Quindi c'è un'enorme variazione nel rDNA che sta anche giocando un ruolo importante nel determinare gli attributi della prole.

In ogni dato genoma, ci sono molte copie di rDNA e abbiamo scoperto che non tutte le copie del DNA rRNA rispondevano allo stesso modo in modo epigenetico. Solo un tipo di rDNA - la "variante A" - sembrava subire metilazione e influenzare il peso. Ciò significa che la risposta epigenetica di un dato topo è determinata dalla variazione genetica del loro rDNA - coloro che hanno più rDNA variante A finiscono per essere più piccoli.

L'ereditabilità (quanto il rischio di una malattia è spiegata da fattori genetici) del diabete tipo 2 è stata stimata tra 25% e 80% in diversi studi. Tuttavia, solo circa il 20% dell'ereditabilità del diabete tipo 2 è stato spiegato dagli studi sul genoma di persone affette dalla malattia.

Il fatto che la variazione genetica del DNA ribosomale sembri avere un'influenza così forte suggerisce che gli GWAS nell'uomo potrebbero mancare di una parte fondamentale del puzzle, poiché finora hanno solo esaminato la singola copia del genoma delle persone. L'analisi genetica ed epigenetica del rDNA nell'uomo potrebbe fornire informazioni molto importanti su una varietà di malattie umane.

Circa l'autore

Vardhman Rakyan, Professore di Epigenetica, Queen Mary University di Londra

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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