Может ли стресс передается по наследству

Наследственный стресс

Последствия стресса передаются по наследству
CNewsR&D по материалам R&D Magazine: Mechanism for stress-induced epigenetic inheritance uncovered in new study

Ученые японского Института физико-химических исследований RIKEN расшифровали механизм, посредством которого эффекты стресса у мух-дрозофил наследуются на протяжении многих поколений. Этот механизм заключается в изменении структуры хроматина – материала клеточного ядра, состоящего из ДНК, РНК и белков.

В последние годы ученые проявляют все больший интерес к феномену эпигенетической наследственности. Смысл этого явления заключается в том, что геном, посредством эпигенетических (химических) меток и других структурных модификаций, передает следующему поколению гораздо больше информации, чем зашифровано непосредственно в последовательности ДНК. В более ранних исследованиях было установлено, что различные стрессовые воздействия индуцируют появление подобных эпигенетических изменений, однако лежащие в основе этого процесса механизмы не были ясны.

Для прояснения этих механизмов исследователи, работающие под руководством Шунсуке Ишии (Shunsuke Ishii), занялись изучением активности фактора активации транскрипции-2 (от англ. activation transcription factor-2, ATF-2), относящегося к семейству факторов транскрипции, регулирующих изменения экспрессии генов в ответ на воздействия среды. Более ранние работы показали, что в отсутствие стресса фактор активации транскрипции-2 блокирует активность определенных генов путем формирования гетерохроматина – плотно упакованного варианта хроматина, состояние которого передается по наследству посредством эпигенетических механизмов.

При изучении мутаций гена фактора активации транскрипции-2 (dATF-2) у дрозофил ученые наблюдали изменения структуры гетерохроматина. Дальнейший анализ показал, что тепловой шок и осмотический стресс на ранних этапах формирования эмбриона также изменяют активность этого гена, который, в свою очередь, высвобождает из гетерохроматина «упакованные» в нем соседние гены. Это может приводить к появлению у организма новых признаков, передающихся следующим поколениям.

На рисунке схематично, на примере насекомого с мутацией dATF-2,
изображено высвобождение гена, изменяющего цвет глаз мух
с белого (у дикого типа) на красный.

Исследователи отмечают, что ген, аналогичный ATF-2, есть и в геноме человека, поэтому логично предположить, что описанный механизм имеет место и наших клетках. Происходящие при этом эпигенетические изменения могут затрагивать любые процессы и признаки организма, в том числе обмен веществ, поведенческие особенности и предрасположенность к заболеваниям. Возможно, они даже играют роль в росте распространения так называемых «болезней цивилизации» и психических заболеваний. Если это так, то, теоретически, ситуацию можно исправить с помощью существующих препаратов, воздействующих на ферменты, которые модифицируют ген ATF-2 в условиях стресса.

Читать статьи по темам:

Читать также:

На прошлой неделе в Nature: секвенируем, секвенируем.

Новые технологии секвенирования дают возможность глубже изучить влияние генетических изменений на клеточные процессы и на предрасположенность к заболеваниям.

Генетическое тестирование – деньги на ветер?

Прогнозирование рисков развития заболеваний, осуществляемое с помощью генетического анализа, не более эффективно, чем подбрасывание монеты.

Болезни в наследство от мамы

Получают ли женщины здоровье по наследству от своих матерей? Насколько важна роль генов при самых разных недугах, от ожирения до рака груди, и насколько они зависят от стиля жизни?

Приматам есть веселие пить: не можем без того быть

Многолетнее изучение мартышек, ворующих коктейли из баров карибских курортов, показало, что алкогольные пристрастия животных ничем не отличаются от человеческих.

Координационный генетический совет начинает работу

Генетики готовятся к Олимпиаде в Сочи: 26 апреля в отеле «Будапешт» (Москва) состоится пресс-конференция, посвященная началу работы Координационного генетического совета, в который вошли пять ведущих генетических центров России.

«Генов Альцгеймера» становится всё больше

До сих пор было известно лишь четыре гена, связанных с болезнью Альцгеймера. Группа ученых из 44 университетов США и Канады обнаружила пять новых генов, влияющих на возникновение этого неизлечимого заболевания.

Электронное СМИ зарегистрировано 12.03.2009

Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-35618

Источник

Наследственный стресс

Последствия стресса передаются по наследству
CNewsR&D по материалам R&D Magazine: Mechanism for stress-induced epigenetic inheritance uncovered in new study

Ученые японского Института физико-химических исследований RIKEN расшифровали механизм, посредством которого эффекты стресса у мух-дрозофил наследуются на протяжении многих поколений. Этот механизм заключается в изменении структуры хроматина – материала клеточного ядра, состоящего из ДНК, РНК и белков.

В последние годы ученые проявляют все больший интерес к феномену эпигенетической наследственности. Смысл этого явления заключается в том, что геном, посредством эпигенетических (химических) меток и других структурных модификаций, передает следующему поколению гораздо больше информации, чем зашифровано непосредственно в последовательности ДНК. В более ранних исследованиях было установлено, что различные стрессовые воздействия индуцируют появление подобных эпигенетических изменений, однако лежащие в основе этого процесса механизмы не были ясны.

Для прояснения этих механизмов исследователи, работающие под руководством Шунсуке Ишии (Shunsuke Ishii), занялись изучением активности фактора активации транскрипции-2 (от англ. activation transcription factor-2, ATF-2), относящегося к семейству факторов транскрипции, регулирующих изменения экспрессии генов в ответ на воздействия среды. Более ранние работы показали, что в отсутствие стресса фактор активации транскрипции-2 блокирует активность определенных генов путем формирования гетерохроматина – плотно упакованного варианта хроматина, состояние которого передается по наследству посредством эпигенетических механизмов.

При изучении мутаций гена фактора активации транскрипции-2 (dATF-2) у дрозофил ученые наблюдали изменения структуры гетерохроматина. Дальнейший анализ показал, что тепловой шок и осмотический стресс на ранних этапах формирования эмбриона также изменяют активность этого гена, который, в свою очередь, высвобождает из гетерохроматина «упакованные» в нем соседние гены. Это может приводить к появлению у организма новых признаков, передающихся следующим поколениям.

На рисунке схематично, на примере насекомого с мутацией dATF-2,
изображено высвобождение гена, изменяющего цвет глаз мух
с белого (у дикого типа) на красный.

Исследователи отмечают, что ген, аналогичный ATF-2, есть и в геноме человека, поэтому логично предположить, что описанный механизм имеет место и наших клетках. Происходящие при этом эпигенетические изменения могут затрагивать любые процессы и признаки организма, в том числе обмен веществ, поведенческие особенности и предрасположенность к заболеваниям. Возможно, они даже играют роль в росте распространения так называемых «болезней цивилизации» и психических заболеваний. Если это так, то, теоретически, ситуацию можно исправить с помощью существующих препаратов, воздействующих на ферменты, которые модифицируют ген ATF-2 в условиях стресса.

Читать статьи по темам:

Читать также:

На прошлой неделе в Nature: секвенируем, секвенируем.

Новые технологии секвенирования дают возможность глубже изучить влияние генетических изменений на клеточные процессы и на предрасположенность к заболеваниям.

Генетическое тестирование – деньги на ветер?

Прогнозирование рисков развития заболеваний, осуществляемое с помощью генетического анализа, не более эффективно, чем подбрасывание монеты.

Болезни в наследство от мамы

Получают ли женщины здоровье по наследству от своих матерей? Насколько важна роль генов при самых разных недугах, от ожирения до рака груди, и насколько они зависят от стиля жизни?

Приматам есть веселие пить: не можем без того быть

Многолетнее изучение мартышек, ворующих коктейли из баров карибских курортов, показало, что алкогольные пристрастия животных ничем не отличаются от человеческих.

Координационный генетический совет начинает работу

Генетики готовятся к Олимпиаде в Сочи: 26 апреля в отеле «Будапешт» (Москва) состоится пресс-конференция, посвященная началу работы Координационного генетического совета, в который вошли пять ведущих генетических центров России.

«Генов Альцгеймера» становится всё больше

До сих пор было известно лишь четыре гена, связанных с болезнью Альцгеймера. Группа ученых из 44 университетов США и Канады обнаружила пять новых генов, влияющих на возникновение этого неизлечимого заболевания.

Электронное СМИ зарегистрировано 12.03.2009

Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-35618

Источник

Может ли стресс передаваться по наследству

22 октября 2015

Регуляторные молекулы, появляющиеся в сперматозоидах из-за стресса, влияют на активность генов у эмбриона.

В последнее время всё чаще говорят о том, что образ жизни родителей, их жизненный опыт влияет на то, какими будут их потомки. Например, голод или психологический стресс, которые пришлось пережить предыдущему поколению, скажется на психологии и обмене веществ у следующего поколения.

Два года назад исследователи из Университета Эмори опубликовали в Nature Neuroscience статью, в которой рассказывали, что у испуганных мышей появлялись детёныши, которые боялись того же самого, что и родители. Другой известный пример – повышенная предрасположенность к диабету и ожирению детей и внуков голландских женщин, переживших знаменитый голод зимой 1944 года. (Здесь, как мы понимаем, дело не в специфических особенностях голландского голода, а в том, что биологи и медики обратили внимание на данную историческую ситуацию и попробовали её исследовать.) Таких наблюдений сейчас накопилось, повторим, уже достаточно, однако здесь есть одна проблема: ни голод, ни психологический стресс, ни другие подобные им воздействия извне не создают мутаций, не меняют генетический код, выраженный в последовательности нуклеотидов в ДНК. Возникает вопрос, как тогда всё это передаётся по наследству.

Считается, что подобного рода эффекты обязаны своим существованием эпигенетическим механизмам, которые управляют активностью генов. Их существует несколько видов, основные из которых – метилирование азотистых оснований ДНК, модификации гистонов (белков-упаковщиков ДНК) и действие регуляторные РНК. И метильные группы, и модифицированные гистоны, и регуляторные РНК могут надолго, едва ли не на всю жизнь, менять функционирование тех или иных генов, причём включаются подобные механизмы часто как раз под влиянием внешних факторов. Более того, по некоторым данным, характер эпигенетических изменений может передаваться по наследству. Однако о том, как именно это происходит – и происходит ли – до сих пор ведутся жаркие споры.

Чтобы перейти в следующее поколение, модификации должны сохраняться в половых клетках, однако до поры до времени все эксперименты указывали на то, что у животных при созревании половых клеток все эпигенетические метки стираются. Но два года назад в Science вышла статья, в которой говорилось, что в некоторых участках ДНК половых клеток такие метки всё же сохраняются (в той статье речь шла о метилировании ДНК). А в прошлом году специалисты из Цюрихского университета сообщили о том, что некоторые регуляторные РНК могут служить переносчиками стрессового опыта от родителей к потомкам: после того, как мышей подвергали стрессу, регуляторные молекулы появлялись как в гиппокампе и сыворотке крови, так и в сперматозоидах. И детёныши, которые получались после оплодотворения такими сперматозоидами, демонстрировали в поведении и метаболизме те же послестрессовые особенности, которые были у их родителей.

Всё указывало на то, что, по крайней мере, эпигенетические настройки, связанные с регуляторными РНК, могут передаваться из поколения в поколение. Оставалось только непосредственно подтвердить причинно-следственную связь между такими РНК и переданным эффектом. Это сделали Трейси Бейл (Tracy Bale) и её коллеги из Пенсильванского университета. К настоящему времени у них накопились данные о том, что потомство самцов, которых подвергали стрессу (будь то постоянный белый шум, или запах хищника, или регулярное ограничение подвижности), реагирует на подобные обстоятельства уже слабее, что, в частности, заметно по меньшему уровню стрессового гормона кортикостерона. С другой стороны, удалось обнаружить, что в сперматозоидах стрессированных мышей-отцов накапливаются несколько видов регуляторных РНК (точнее, они называются микрорегуляторными, микроРНК, из-за своих небольших, по сравнению с прочими классами РНК, размеров).

В новых своих опытах, описанных в статье в PNAS, исследователи брали микроРНК и вводили их в оплодотворённые яйцеклетки нормальных мышей, после чего их имплантировали самкам и ждали, когда появятся мышата. Впоследствии у них проявлялась такая же ослабленная реакция на стресс, что и у тех, которые родились непосредственно от напуганных самцов. Было очевидно, что всё дело именно в чужих микроРНК, потому что весь генетический материал пришёл от обычных родителей, которых ничем не пугали.

Обычно микроРНК подавляют активность генов. Как и ожидалось, некоторые гены в яйцеклетках после введения регуляторных РНК не работали. Авторы работы также попытались проанализировать состояние гипоталамуса, мозговой железы, контролирующей огромное число физиологических и поведенческих реакций (от сна и еды до размножения). От гипоталамуса, среди прочего, зависит и уровень кортикостерона. Действительно, у мышей, выросших из обработанных микроРНК оплодотворённых яйцеклеток, некоторые гены в нём работали иначе; любопытно, что они имели отношение к коллагену и белкам межклеточного матрикса. Как это связано с реакцией на стресс, не вполне понятно. Возможно, изменения в синтезе соединительнотканного коллагена и матриксных белков влияет на проницаемость гематоэнцефалического барьера, что стоит между кровью и мозгом – что, в свою очередь, влияет на чувствительность гипоталамуса к стрессовым сигналам.

Вообще же ещё нужно будет выяснить, как перемены в генетической активности на самых ранних этапах развития приводят к переменам в реакции на стресс. Микрорегуляторные РНК здесь действуют, очевидно, опосредованно: их уровень не возобновляется каждый раз после клеточного деления, и в мозге у взрослых мышей их количество становится уже вполне обычным. С другой стороны, интересно было бы узнать, через какие молекулярные механизмы стресс может влиять на микроРНК в сперматозоидах, и что происходит в таком случае со сперматозоидами следующих поколений. Наконец, стрессовый ответ довольно сложен по структуре, и разные его аспекты вполне могут быть связаны с разными РНК.

Полученные данные вполне согласуются с результатами цюрихской группы, о которых мы говорили выше: там тоже речь шла о влиянии стресса, микроРНК и мужских половых клетках. Кстати говоря, по мужской линии может передаваться не только стресс, но и ожирение, причём передаётся оно вроде бы только сыновьям – об этом несколько лет назад сообщали исследователи из Университета Огайо (хотя те эксперименты ставили опять же на мышах). Заметим, однако, что до каких-то медицинско-клинических выводов здесь ещё довольно далеко: мы пока ещё не знаем, при каких условиях срабатывает эпигенетическая наследственность, и как в обычных, не-лабораторных условиях отделить «генетику» от «эпигенетики».

Источник