Команда Джакомо Кавалли из Института генетики человека (Университет Монпелье / CNRS) в сотрудничестве с Французским национальным институтом сельскохозяйственных исследований (INRA) продемонстрировала существование трансгенерационного эпигенетического наследования (TEI) среди плодов дрозофилы. летит. Временно изменив функцию белков Polycomb Group (PcG), играющих важную роль в развитии, исследователи получили линии плодовых мушек с одинаковой последовательностью ДНК, но разным цветом глаз. Это пример эпигенетического наследования, это цветовое разнообразие отражает различную степень наследуемой, но обратимой репрессии генов белками PcG. Он наблюдается как у трансгенных, так и у линий дикого типа и может изменяться в зависимости от условий окружающей среды, таких как температура окружающей среды. Работа ученых опубликована в журнале Nature Genetics.
Та же ДНК, но другой цвет. Исследователи получили эпилины дрозофилы, то есть генетически идентичные линии с различными эпигенетическими характеристиками, с белыми, желтыми и красными глазами соответственно. Они достигли этого путем временного нарушения взаимодействия между генами-мишенями и белками PcG, которые представляют собой комплексы, участвующие в репрессии нескольких генов, управляющих развитием. Кавалли и его команда из Института генетики человека (Университет Монпелье / CNRS) первыми показали, что регуляция положения генов может привести к межпоколенческой наследственности.
ДНК не является единственным средством передачи информации, необходимой для функционирования клетки. Клеточные процессы также определяются химической маркировкой (или метками) и специфической пространственной организацией наших геномов, которые являются эпигенетическими характеристиками, то есть негенетическими, но тем не менее наследуемыми признаками. Эпигенетические метки включают модификации гистонов, белков, вокруг которых намотана ДНК. Белки PcG, с другой стороны, играют регулирующую роль, влияя на трехмерную конфигурацию хромосом, которая устанавливает определенные взаимодействия между генами в клеточном ядре. Положение гена в любой данный момент определяет, активен он или подавлен.
Благодаря временному нарушению этих взаимодействий ученые смогли получить эпилины дрозофилы, характеризующиеся различными уровнями PcG-зависимой репрессии или активации генов. Они подтвердили, что эти эпилины действительно были изогенными или генетически идентичными, секвенировав геном каждого из них. Несмотря на их идентичную ДНК, целостность эпилинов и уникальные фенотипические характеристики, которые они программируют, могут сохраняться из поколения в поколение. Но это явление обратимо. Скрещивания между дрозофилами с избыточной или недостаточной экспрессией генов и другими, не имеющими таких модификаций активности генов, «сбрасывают» цвет глаз без изменения последовательности ДНК, тем самым демонстрируя эпигенетическую природу этого наследования.
Затем исследователи показали, что новые условия окружающей среды, такие как другая температура окружающей среды, могут повлиять на выражение эпигенетической информации в течение нескольких поколений, но они не стирают эту информацию. Такие преходящие эффекты факторов окружающей среды, которым подвергались более ранние поколения, на проявление признаков у их потомков, иллюстрируют уникальную, гибкую природу этого эпигенетического механизма. Проводя эксперименты с «микрокосмом», в которых воссоздавались естественные условия окружающей среды, исследователи, работающие с INRA, подтвердили, что эпигенетическая наследственность у дрозофилы может поддерживаться в дикой природе.
Команда Джакомо Кавалли, таким образом, доказала существование опосредованного Polycomb стабильного трансгенерационного эпигенетического наследования, зависящего от трехмерной хромосомной структуры. Их выводы открывают новые горизонты для биомедицинской науки. Они предполагают, что эпигенетика может частично решить загадку «отсутствующей наследственности», то есть отсутствия какой-либо очевидной связи между генетическим строением и определенными нормальными наследственными чертами и заболеваниями.