Modificările epigenetice pot persista timp de 15 generații, arată un studiu pe viermi
Fiecare celulă a unui organism conține același ADN, însă nu toate celulele activează aceleași gene. Epigenetica se referă la mecanismele care permit modularea activității genelor fără modificarea secvenței de ADN. Aceste mecanisme implică, printre altele, modificări subtile și reversibile ale proteinelor care împachetează și organizează ADN-ul, putând afecta accesibilitatea genelor la proteinele celulare. Unele dintre aceste modificări pot persista la diviziunea celulară și, în anumite cazuri, pot fi transmise generației următoare.
Un experiment neașteptat pe Caenorhabditis elegans
Pentru a determina cât timp poate persista o modificare epigenetică de-a lungul generațiilor, echipa condusă de Florian Steiner, profesor în Departamentul de Biologie Moleculară și Celulară al Facultății de Științe din cadrul UNIGE, a studiat viermele Caenorhabditis elegans. Acest organism minuscul a devenit un model major în biologie datorită numeroaselor descoperiri ale mecanismelor biologice fundamentale pe care le-a facilitat. Reproducerea sa rapidă permite urmărirea mai multor generații în laborator.
Cercetătorii s-au concentrat asupra unei modificări a histonelor — proteinele în jurul cărora se înfășoară ADN-ul — cunoscută sub numele de H3K27me3. Această marcă epigenetică este asociată cu reprimarea anumitor gene, contribuind la prevenirea exprimării lor. Oamenii de știință au perturbat temporar distribuția H3K27me3 determinând viermii să exprime o formă mutantă a histonei H3.3. Această perturbare inițială a condus, printre altele, la reducerea fertilității, de la aproximativ 300 de urmași per părinte la 100 sau chiar 50. Cu toate acestea, efectul nu a fost moștenit genetic: descendenții erau genetic normali.
Efecte care persistă după dispariția cauzei inițiale
Cercetătorii au urmărit apoi reglarea genelor și fertilitatea de la o generație la alta. „În mod surprinzător, am constatat că efectele nu au dispărut atunci când declanșatorul inițial a fost eliminat. La descendenții genetic normali, modificările în reglarea genelor și defectele de fertilitate au persistat timp de cel puțin 15 generații”, explică Isa Özdemir și François-Xavier Stubbe, primul doctorand și cel de-al doilea cercetător postdoctoral în grupul lui Steiner, co-autori principali ai studiului.
Oamenii de știință au căutat apoi să înțeleagă cum poate fi menținută această informație atât de mult timp. Echipa a identificat două mecanisme care acționează succesiv. Primul este necesar pentru a stabili noua stare epigenetică în urma perturbării inițiale, iar al doilea permite menținerea acestei stări de-a lungul generațiilor. „Rezultatele noastre arată că menținerea unei stări epigenetice se bazează pe o succesiune de mecanisme specializate, nu pe un singur proces”, explică Özdemir și Stubbe.
O formă de ereditate independentă de ADN
„O perturbare temporară a reglării genelor poate lăsa o amprentă durabilă și transmisibilă, chiar dacă modificarea genetică ce a cauzat inițial perturbarea a dispărut la descendenți. Acest tip de moștenire ar putea reprezenta un mecanism suplimentar care permite organismelor să răspundă și, potențial, să se adapteze la condiții de mediu în schimbare”, concluzionează Steiner.
Studiul este publicat în The EMBO Journal.
