Биологи из Университета Айовы обнаружили, что матери круглых червей, подвергшиеся тепловому стрессу, передали (при определенных условиях путем модификации своих генов) наследие этого стресса не только своим потомкам, но даже детям своих потомков.
Исследователи во главе с Виной Прахлад, доцентом кафедры биологии и инициативы “Стареющий разум и мозг”, рассмотрели, как реагирует мать круглого червя, когда она чувствует опасность, такую как изменение температуры, которое может быть вредным или даже смертельным.
Биологи обнаружили, что мать-круглый червь выделяет серотонин, когда чувствует опасность. Серотонин поступает из ее центральной нервной системы, чтобы предупредить ее неоплодотворенные яйцеклетки, где, так сказать, хранится предупреждение, а затем передается потомству после зачатия.
По мнению специалистов, примеров таких генетических каскадов предостаточно даже у людей. Например, ранее исследования показали, что беременные женщины, пострадавшие от голода в Нидерландах с 1944 по 1945 год, известного как Голландская голодная зима, родили детей, на которых этот эпизод повлиял в зрелом возрасте – с более высокими, чем в среднем, показателями ожирения, диабета и шизофрении.
В новом исследовании биологи хотели выяснить, как память о воздействии стресса хранится в яйцеклетке.
“Гены обладают” памятью “о прошлых условиях окружающей среды, которые, в свою очередь, влияют на их экспрессию даже после того, как эти условия изменились. – объясняет Прахлад. – Как устанавливается эта “память” и как она сохраняется после оплодотворения, эмбриогенеза и после того, как эмбрион развивается во взрослых, неясно. Это связано с тем, что во время эмбриогенеза большинство организмов обычно сбрасывают любые изменения, которые были внесены в гены из-за прошлой активности генов”.
Исследователи обратились за подсказками к круглому червю, существу, регулярно изучаемому учеными. Они подвергли матерей круглых червей неожиданным стрессам и обнаружили, что память о стрессе укоренилась в яйцах матери благодаря действию белка, называемого фактором транскрипции теплового шока, или HSF1. Белок HSF1 присутствует во всех растениях и животных и активируется при изменении температуры, солености и т.д.
Команда обнаружила, что HSF1 рекрутирует другой белок, фермент, называемый гистон 3 лизин 9 (H3K9) метилтрансферазой. Последний обычно действует во время эмбриогенеза, чтобы заставить гены замолчать, и стереть память об их предыдущей активности.
Однако ученые заметили нечто совершенно другое.
“Мы обнаружили, что HSF1 сотрудничает с механизмами, которые обычно действуют для” сброса “памяти об экспрессии генов во время эмбриогенеза, чтобы вместо этого установить эту память о стрессе”, — делится Прахлад.
Один из этих недавно заглушенных генов кодирует рецептор инсулина, он играет центральную роль в метаболических изменениях при диабете у людей и который, когда его заглушают, изменяет физиологию, метаболизм и стрессоустойчивость. Поскольку эти знаки молчания сохранялись у потомства, их стратегия реагирования на стресс была переключена со стратегии, зависящей от способности быть очень отзывчивым к стрессу, на использование механизмов, которые снижали реакцию на стресс, но обеспечивали долгосрочную защиту от стрессовой среды.
Исследование опубликовано в журнале «Молекулярная клетка».
