E se potessimo ereditare più dei geni dei nostri genitori? E se potessimo ereditare la capacità di attivare e disattivare i geni?
Queste possibilità sono venute alla luce dopo il nostro recente studio, pubblicato su Nature Communications. Abbiamo scoperto che informazioni oltre ai nostri geni sono state tramandate dalla mamma alla prole per influenzare lo sviluppo del loro scheletro. Queste sono le informazioni "epigenetiche" che normalmente vengono ripristinate tra le generazioni.
La nostra ricerca è stata sui topi, il primo caso di questo tipo nei mammiferi in cui un effetto epigenetico di lunga durata dall'uovo della madre viene trasmesso alla generazione successiva. Ciò ha conseguenze per tutta la vita per la salute di quella generazione.
Tuttavia, non possiamo essere certi che i cambiamenti epigenetici equivalenti siano ereditati anche negli esseri umani, comprese le implicazioni su come si sviluppa il nostro scheletro e il potenziale impatto sulle malattie.
Aspetta, cos'è di nuovo l'epigenetica?
I nostri geni (pacchetti di DNA) dicono al nostro corpo di produrre determinate proteine. Ma le nostre cellule hanno anche bisogno di istruzioni per sapere se un gene deve essere utilizzato (acceso) o meno (spento).
Queste istruzioni si presentano sotto forma di tag chimici o "epigenetici" (piccole molecole) che si trovano sopra il DNA. Accumuli questi tag per tutta la vita.
Pensa a come i segni di punteggiatura aiutano un lettore a capire una frase. I tag epigenetici consentono alla cellula di comprendere una sequenza di DNA.
Senza questi tag epigenetici, la cellula potrebbe produrre una proteina al momento sbagliato o non produrre affatto.
Il tempismo è cruciale nel modo in cui gli embrioni si sviluppano. Se alcuni geni vengono espressi (attivati per produrre una proteina) troppo presto o troppo tardi, un embrione non si svilupperà correttamente.
Cos'è l'epigenetica?
Cosa abbiamo trovato?
Eravamo interessati a comprendere la funzione di una proteina nelle uova di topo (ovuli) chiamata SMCHD1.
Rimuovendo SMCHD1 dalle uova di topo, abbiamo scoperto che i topi che si sono sviluppati da uova prive di SMCHD1 avevano uno scheletro alterato, con alcune vertebre della colonna vertebrale interrotte.
Ciò potrebbe essere spiegato solo da un cambiamento epigenetico dovuto alla perdita di SMCHD1 nell'uovo.
In particolare, abbiamo esaminato un insieme di geni noto come hox geni. Questi codificano una serie di proteine note per controllare lo sviluppo degli scheletri dei mammiferi.
hox i geni si trovano in tutti gli animali, dalle mosche all'uomo, e sono cruciali per la costituzione della nostra spina dorsale. L'evoluzione ha finemente sintonizzato i tempi dell'espressione di hox geni durante lo sviluppo embrionale per garantire che lo scheletro sia assemblato correttamente.
Il nostro studio ha dimostrato che i tag epigenetici stabiliti dall'SMCHD1 della madre nel suo uovo possono influire sul modo in cui questi hox i geni sono espressi nella sua prole.
I risultati sono una grande sorpresa perché quasi tutti i tag epigenetici nell'uovo vengono cancellati poco dopo il concepimento. Pensa a questo un po' come a un ripristino delle impostazioni di fabbrica.
Ciò significa che è insolito che le informazioni epigenetiche dall'uovo della madre vengano trasmesse alla sua prole per modellare il modo in cui crescono.
Cosa significa questo per noi?
I nostri risultati suggeriscono che anche i geni che non erediti da tua madre possono ancora influenzare il tuo sviluppo.
Ciò potrebbe avere implicazioni per i figli di donne con varianti nel loro gene SMCHD1. Le variazioni in SMCHD1 causano malattie umane come una forma di distrofia muscolare.
In futuro, SMCHD1 potrebbe essere un obiettivo per nuovi farmaci per alterare il modo in cui la proteina funziona e aiutare i pazienti con malattie causate da variazioni di SMCHD1. Quindi è importante capire quali conseguenze potrebbe avere l'interruzione di SMCHD1 nell'uovo sulle generazioni future.
Che ne dici di altre malattie?
Gli scienziati stanno ora iniziando a capire che i tag epigenetici aggiunti ai nostri geni sono sensibili ai cambiamenti nell'ambiente. Ciò può significare che variazioni ambientali, come la nostra dieta o il livello di attività fisica, possono influenzare il modo in cui i nostri geni vengono espressi. Tuttavia, questi cambiamenti non alterano il DNA stesso.
Lo stato epigenetico subisce la maggior parte dei cambiamenti durante lo sviluppo dell'uovo e durante lo sviluppo embrionale molto precoce, a causa del "ripristino delle impostazioni di fabbrica" tra le generazioni. Ciò significa che l'embrione è più vulnerabile ai cambiamenti epigenetici, inclusi quelli ambientali, durante questa finestra di sviluppo.
Man mano che scopriamo più casi in cui le informazioni epigenetiche vengono ereditate dalla madre, potrebbero esserci casi in cui la dieta o altri cambiamenti ambientali sperimentati dalla madre potrebbero avere un impatto sulla generazione successiva.
Dato che gli scienziati ora possono studiare cosa succede in un singolo uovo, siamo in una buona posizione per determinare come ciò potrebbe accadere e capire cosa esattamente potremmo ereditare.
Circa l'autore
Marnie Blewitt, Responsabile, Laboratorio di Medicina Molecolare, Walter ed Eliza Hall Institute ed Natalia Benetti, Dottorando, Divisione Epigenetica e Sviluppo, Walter ed Eliza Hall Institute
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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