Исследование освещает механизм, который комментирует генетическую информацию, передаваемую от отцов к потомству

Ученые и сотрудники Института Ван Анделя определили ключевую часть механизма, который аннотирует генетическую информацию перед тем, как она передается от отцов к их потомству.

Результаты, опубликованные сегодня в журнале Science Advances, проливают новый свет на геномный импринтинг, фундаментальный биологический процесс, при котором ген от одного родителя отключается, в то время как копия от другого родителя остается активной. Ошибки в импринтинге связаны с целым рядом заболеваний, таких как редкое заболевание синдром Сильвера-Рассела наряду с некоторыми видами рака и диабетом.

"Правильное запечатление имеет решающее значение для здоровья на протяжении всей жизни, но, несмотря на его важность, нам все еще не хватает полного понимания факторов, регулирующих этот жизненно важный процесс", - сказала доцент VAI Пироска Сабо, доктор философии, автор исследования. "Наши результаты раскрывают механизм РНК, который управляет установлением импринтинга, и проливают свет на то, почему он отличается у отцов и матерей".

Наша генетическая информация закодирована в ДНК, длинной извилистой молекуле, которая плотно упакована, образуя 23 пары хромосом, половина из которых досталась человеку от отца, а половина - от матери. Сперма и яйцеклетки содержат только 23 одиночные хромосомы — половину генетического материала, необходимого для жизни. Во время оплодотворения каждая из них вносит свою половину, в результате чего получается зигота с полным набором из 23 пар хромосом.

Но не все инструкции в ДНК необходимы в одно и то же время или в одних и тех же местах. Вот тут-то и вступает в дело эпигенетика. Эпигенетические механизмы аннотируют ДНК специальными химическими метками, называемыми метильными группами, которые сообщают определенным генам, когда быть активными, а когда молчать — и все это без изменения последовательности самой ДНК.

Импринтинг происходит, когда метильные группы добавляются к определенным генам во время формирования спермы или яйцеклетки. Это, в свою очередь, важно для определения, какая родительская копия этого гена экспрессируется у потомства.

Чтобы лучше понять процессы, которые управляют импринтингом, Сабо и его коллеги сосредоточились на области контроля импринтинга в ДНК, которая регулирует ген Igf2. Igf2 играет ключевую роль в росте плода и активен только в хромосоме, унаследованной от отца. Слишком слабое метилирование в контрольной области IGF2 у людей может привести к синдрому Сильвера-Рассела, который характеризуется снижением роста и повышенным риском метаболических заболеваний.

"Если область контроля импринтинга гена IGF2 от отца не метилирована, это может привести к заболеванию", - сказал Сабо.

Используя генетические модели и углубленное генетическое секвенирование, команда обнаружила, что метилирование контрольной области Igf2 в ДНК, унаследованной от отца, регулируется основным процессом на основе РНК в мужской зародышевой линии.

"Ранее мы обнаружили, что РНК аналогичным образом проходит через другие отцовски маркированные импринтированные домены в мужских зародышевых клетках, предполагая, что этот же процесс, как правило, справедлив и для отцовского импринтинга", - сказал Сабо. "Эти результаты предполагают более широкое применение процесса, который является захватывающим и должен быть подтвержден в последующих исследованиях".

Среди других авторов - Джи Ляо, доктор философии, Чжэнь Фу, доктор философии, Иван ВандерКолк, Брианна М. Бушер и Кин Х. Лау, доктор философии из ВАИ; Санмин Сон из онкологического центра "Город надежды"; и Сэмюэл Гусскотт, доктор философии, и Джули Бринд'Амур, доктор философии из Монреальского университета.