Los estudios de poblaciones humanas y modelos animales sugieren que las experiencias de un padre, como la dieta o el estrés ambiental, pueden influir en la salud y el desarrollo de sus descendientes. Sin embargo, la forma en que estos efectos se transmiten de generación en generación sigue siendo misteriosa.
El laboratorio de Susan Strome en la UC Santa Cruz ha estado haciendo progresos constantes en la resolución de los mecanismos detrás de este fenómeno, utilizando un pequeño gusano redondo llamado Caenorhabditis elegans para mostrar cómo las marcas en los cromosomas que afectan la expresión génica, llamadas marcas "epigenéticas", pueden transmitirse de padres a hijos. El artículo más reciente de su equipo, publicado el 17 de octubre en Comunicaciones de la naturaleza , se centra en la transmisión de marcas epigenéticas por C. elegans esperma
Además de documentar la transmisión de la memoria epigenética por los espermatozoides, el nuevo estudio muestra que la información epigenética entregada por los espermatozoides al embrión es necesaria y suficiente para guiar el desarrollo adecuado de las células germinales en la descendencia las células germinales dan lugar a los óvulosy esperma.
"Decidimos mirar C. elegans porque es un buen modelo para hacer preguntas epigenéticas utilizando enfoques genéticos poderosos ", dijo Strome, un distinguido profesor de biología molecular, celular y del desarrollo.
Los cambios epigenéticos no alteran las secuencias de ADN de los genes, sino que implican modificaciones químicas en el ADN mismo o en las proteínas histonas con las que el ADN está empaquetado en los cromosomas. Estas modificaciones influyen en la expresión génica, activando o desactivando genes en diferentes célulasy en diferentes etapas de desarrollo. La idea de que las modificaciones epigenéticas pueden causar cambios en la expresión génica que se transmiten de una generación a la siguiente, conocida como "herencia epigenética transgeneracional", es ahora el foco de una intensa investigación científica.
Durante muchos años, se pensó que los espermatozoides no retienen ningún empaque de histona y, por lo tanto, no pueden transmitir información epigenética basada en histona a la descendencia. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que aproximadamente el 10 por ciento del empaque de histona se conserva tanto en humanos como en humanos.esperma de ratón
"Además, donde los cromosomas retienen el empaquetado de histonas del ADN en regiones de desarrollo importante, esos hallazgos aumentaron la conciencia de la posibilidad de que los espermatozoides puedan transmitir información epigenética importante a los embriones", dijo Strome.
Cuando su laboratorio miró C. elegans esperma, encontraron que el genoma del esperma retiene completamente el empaquetado de histonas. Otros investigadores encontraron que lo mismo es cierto para otro organismo comúnmente estudiado, el pez cebra.
"Al igual que el pez cebra, los gusanos representan una forma extrema de retención de histonas por los espermatozoides, lo que los convierte en un gran sistema para ver si este empaque realmente importa", dijo Strome.
Su laboratorio se centró en una marca epigenética particular designada H3K27me3 que se ha establecido como una marca de expresión de genes reprimidos en una amplia gama de organismos. Los investigadores descubrieron que eliminar esta marca de los cromosomas de esperma causa que la mayoría de la descendenciaser estéril. Habiendo establecido que la marca es importante, querían ver si es suficiente para guiar el desarrollo normal de la línea germinal.
Los investigadores abordaron esto analizando un gusano mutante en el que los cromosomas de los espermatozoides y los óvulos se separan en la primera división celular después de la fertilización, de modo que una célula del embrión hereda solo los cromosomas de los espermatozoides y la otra célula hereda solo los cromosomas del huevo normalmente, cada célula de un embrión hereda los cromosomas de los óvulos y los espermatozoides. Este patrón de segregación cromosómica inusual permitió a los investigadores generar gusanos cuya línea germinal heredó solo los cromosomas de los espermatozoides y, por lo tanto, solo las marcas epigenéticas de los espermatozoides. Estos gusanos resultaron ser fértiles y tenerpatrones normales de expresión génica.
"Estos hallazgos muestran que el empaquetamiento del ADN en los espermatozoides es importante, porque la descendencia que no heredó las marcas epigenéticas normales de los espermatozoides era estéril y es suficiente para el desarrollo normal de la línea germinal", dijo Strome.
Si bien el estudio muestra que la información epigenética transmitida por los espermatozoides es importante para el desarrollo normal, no aborda directamente cómo la experiencia de vida de un padre puede afectar la salud de sus descendientes. El laboratorio de Strome está investigando esta pregunta con experimentos en los que los gusanos sontratado con alcohol o muerto de hambre antes de reproducirlo.
"El objetivo es analizar cómo cambia el empaque de cromatina en los padres", dijo. "Lo que se transmite a la descendencia tiene que pasar por las células germinales. Queremos saber qué células experimentan los factores ambientales, cómotransmitir esa información a las células germinales, lo que cambia en las células germinales y cómo eso afecta a la descendencia ".
Al demostrar la importancia de la información epigenética transportada por los espermatozoides, el estudio actual establece que si el entorno experimentado por el padre cambia la epigenética de los cromosomas de los espermatozoides, podría afectar a la descendencia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de California - Santa Cruz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :