Znajdź zawartość

Czy DNA ojca może wpływać negatywnie na długość życia potomstwa wyłącznie dlatego, że... pochodzi od ojca? Wygląda na to, że tak. Świadczą o tym wyniki studium przeprowadzonego przez zespół prof. Tomohiro Kono z Tokijskiego Uniwersytetu Rolniczego. Aby ocenić wpływ pochodzenia DNA rodziców na długość życia potomstwa, badacze wyhodowali myszy o genomach uzyskanych z DNA dwóch samic. Aby tego dokonać, pobrano niedojrzałe komórki jajowe od jednodniowych samic myszy, a następnie zmodyfikowano aktywność ich genów tak, by uzyskać komórki praktycznie identyczne w stosunku do plemników. DNA uzyskanych komórek wszczepiono następnie do dojrzałych komórek jajowych pozbawionych własnego materiału genetycznego (każda komórka jajowa została zapłodniona materiałem genetycznym z dwóch "plemników"), zaś zapłodnione komórki wszczepiono do organizmów matek zastępczych. Do przeprowadzenia eksperymentu wykorzystano łącznie 13 myszy uzyskanych dzięki połączeniu DNA pozyskanego od dwóch samic oraz 13 osobników spłodzonych w sposób naturalny. Jak się okazało, zwierzęta z pierwszej grupy żyły niemal o 1/3 dłużej (841,5 dni vs 655,5 dni) od zwierząt z grupy kontrolnej. Co więcej, cieszyły się one pełnią zdrowia, zaś ich układ odpornościowy działał nieco lepiej niż u osobników z grupy kontrolnej. Zmodyfikowane zwierzęta były także wyraźnie mniejsze i lżejsze od zwierząt z grupy kontrolnej. Przyczyna zaobserwowanego zjawiska nie została dotychczas jednoznacznie ustalona. Na podstawie wcześniejszych badań prof. Kono uważa jednak, że wydłużenie życia może być związane z zablokowaniem aktywności genu Rasgrf1. Wiadomo bowiem, że jego kopia otrzymana od ojca jest zwykle bardziej aktywna od tej odziedziczonej po matce, zaś jednym z podstawowych efektów jej działania jest pobudzenie wzrostu zwierzęcia. Być może jest więc tak, że otrzymanie obu kopii Rasgrf1 od samic może odpowiadać za niewielką masę ciała badanych myszy, a wydłużenie życia jest nowym, nieznanym dotychczas efektem działania tego genu. Odkrycie dokonane przez zespół prof. Kono potwierdza, że dla funkcjonowania organizmu istotna jest nie tylko sama treść informacji genetycznej, lecz także aktywność poszczególnych genów. Dokładniejsze zrozumienie tego zjawiska jest niezwykle ważne także z punktu widzenia badań nad fizjologią organizmu człowieka.

Chyba nikogo nie trzeba przekonywać, że wydarzenia z wczesnego dzieciństwa mogą ukształtować umysł na całe życie. Okazuje się jednak, że analogiczny proces zachodzi (przynajmniej u myszy) także na poziomie genów. O odkryciu informują badacze z Instytutu Maxa Plancka w Monachium. Celem studium była ocena wpływu oderwania mysich osesków od ich matek na występowanie tzw. zmian epigenetycznych, czyli pobudzenia lub zahamowania aktywności genów niezależnej od zmian sekwencji DNA. Główny autor eksperymentu, dr Christopher Murgatroyd, tłumaczy jego przebieg: rozdzielaliśmy oseski i ich matki na trzy godziny dziennie przez dziesięć dni. (...) Był to bardzo łagodny stres, a zwierzęta nie odczuły zmian pod względem żywieniowym, lecz czuły się opuszczone. Jak się okazało, zmiany związane z osamotnieniem pojawiały się także na poziomie fizjologii organizmu i utrzymywały się przez całe życie zwierząt. Gryzonie oderwane od matek badano pod kątem tzw. wzoru metylacji, czyli liczby i rozmieszczenia grup metylowych (-CH3) przyłączonych do poszczególnych odcinków DNA. Głównym celem tej modyfikacji jest blokada aktywności genów, co oznacza, że kodowane przez nie substancje są wytwarzane w mniejszej ilości. Jak wykazało badanie wzoru metylacji u zwierząt biorących udział w eksperymencie, osobniki oddzielane w dzieciństwie od matek wykazywały znacznie podwyższoną aktywność (i osłabioną metylację) genu kodującego wazopresynę - jeden z hormonów stresu. Jak tłumaczy dr Murgatroyd, samotność pozostawia permanentny znak na genie wazopresyny. Zostaje on zaprogramowany, by w przyszłości produkować więcej [hormonu]. Efektem tej zmiany było m.in. osłabienie pamięci i zdolności do radzenia sobie ze stresem. Przeprowadzony eksperyment dostarcza ważnych danych na temat wpływu stresu na organizmy ssaków. Badania będą musiały, oczywiście, zostać powtórzone na ludziach, lecz już dziś można przypuszczać, że rozwiązanie przynajmniej niektórych problemów związanych z traumą i innymi zaburzeniami psychicznymi może leżeć w naszych genach, nawet jeśli sama sekwencja DNA jest poprawna.

Intensywna przebudowa genomu, polegająca na wyrzucaniu z niego znacznych fragmentów DNA, to nie tylko domena prostych zwierząt, takich jak nicienie - udowadniają naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Z przeprowadzonych przez nich badań wynika, że podobny proces zachodzi u minogów morskich - organizmów znacznie bardziej złożonych, należących, podobnie jak ludzie, do strunowców. Do odkrycia doszło przypadkowo podczas badań nad ewolucją systemu immunologicznego u zarodków minogów. Ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że dochodzi w nich nie tylko do przetasowań w genomie komórek mających stać się w przyszłości elementami układu odpornościowego, lecz także w znacznych partiach materiału genetycznego innych komórek rozwijającego się embrionu. Dalsze badania wykazały, że wycięciu ulega aż do 20% informacji genetycznej komórek. Większość usuwanych odcinków była zlokalizowana poza genami, lecz odkryto także przypadki przemodelowania samych genów. Jak zaobserwowano, efektem tych zmian było znaczne przybliżenie tzw. sekwencji regulatorowych, czyli odcinków DNA odpowiedzialnych za kontrolowanie aktywności genów, do sekwencji kodujących cząsteczki ważne dla rozwoju wzrastającego organizmu. Dotychczas nie ustalono, jak dokładnie zachodzi opisywany proces. Wiadomo jedynie, że jest on uruchamiany po powstaniu kilku pierwszych komórek zarodkowych i zachodzi wieloetapowo w stosunkowo długim czasie. Nie prowadzi on jednak do zmiany materiału genetycznego komórek, z których w dojrzałym organizmie mają powstać komórki rozrodcze. Zapewnia to ciągłość linii rozwojowej i wysoki stopień podobieństwa pomiędzy komórkami rozrodczymi wytwarzanymi przez kolejne pokolenia minogów. Badacze z Waszyngtonu nie wiedzą także, czemu dokładnie służy tak radykalna przebudowa genomu. Wiele wskazuje jednak na to, że zmiana położenia sekwencji regulatorowych względem genów ma za zadanie aktywację genów odpowiedzialnych za nabieranie przez poszczególne populacje komórek cech pozwalających im na funkcjonowanie we wzrastającym organizmie. Autorzy odkrycia utrzymują, że jest to pierwsza obserwacja tak głębokich zmian w genomie strunowca. Ich zdaniem dokładne poznanie zasad rządzących tym procesem pozwoli na lepsze zrozumienie mechanizmów chroniących genom przed uszkodzeniami oraz dostarczy istotnych informacji na temat molekularnych podstaw ewolucji.