Die Forscher verfolgen Marker -Gen Repression durch Zellteilung und zeigten, dass sowohl Spermien und Eizellen übertragen eine Erinnerung an Genrepression Embryonen
Eine wachsende Zahl von Hinweisen darauf hin, dass Umweltbelastungen können Veränderungen in der Genexpression , die von den Eltern auf ihre Nachkommen übertragen werden , so dass " Epigenetik " ein heißes Thema führen. Epigenetische Modifikationen beeinflussen nicht die DNA-Sequenz der Gene , aber ändern, wie die DNA verpackt und wie Gene exprimiert werden . Jetzt hat eine Studie von Wissenschaftlern an der UC Santa Cruz zeigt, wie epigenetische Speicher kann über die Generationen hinweg und von Zelle zu Zelle während der Entwicklung übergeben werden.
Die Studie, veröffentlicht in der Wissenschaft , in einem gut untersuchten epigenetischen Modifikation konzentriert - die Methylierung eines DNA- Verpackung Protein namens Histon H3 . Die Methylierung von einer bestimmten Aminosäure (Lysin 27) in Histon H3 ist bekannt, auszuschalten oder " verdrängen " Gene und diese epigenetische Markierung wird in allen vielzelligen Tieren , von Mensch zu den winzigen Fadenwurm C. elegans , die in dieser Studie verwendet wurde .
laufende Debatte
" Es hat sich darüber, ob die Methylierung -Kennzeichnung finden Sie durch Zellteilungen und über Generationen weitergegeben wurden laufende Debatte , und wir haben jetzt gezeigt, dass es ", sagte korrespondierender Autor Susan Strome , Professor für Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie an der UC Santa Cruz.
Strome Labor erstellt Würmer mit einer Mutation, die für die Herstellung der Methylierung Marke verantwortliche Enzym aus klopft , dann gezüchtet sie mit normalen Würmer. Mit Fluoreszenzmarkierungen , waren sie in der Lage, das Schicksal der markierten und nicht markierten Chromosomen unter dem Mikroskop auf die sich teilenden Zellen von Embryonen nach der Befruchtung zu verfolgen , von Eizellen und Spermien. Embryonen aus mutierten Eizellen durch normale Spermien befruchtet hatte sechs methylierte Chromosomen ( von der Spermien ) und sechs nicht markiert oder "nackten" Chromosomen ( vom Ei ) .
Wie Embryonen entwickeln sich die Zellen replizieren ihre Chromosomen und teilen . Die Forscher fanden heraus , dass, wenn eine deutliche Chromosom repliziert , die beiden Tochterchromosomen sind beide markiert. Aber ohne das Enzym für Histonmethylierung benötigt , die Noten ihrer schrittweisen bei jeder Zellteilung verdünnt.
" Die Marke bleibt auf den Chromosomen von der ersten Chromosom, das die Marke hatte abgeleitet , aber es gibt nicht genug Zeichen für beide Tochterchromosomen zu voll beladen werden", sagte Strome . "Also die Marke ist hell in einer Eins- Embryo , weniger hell , nachdem die Zelle teilt , Dimmer noch in einem Vier-Zellen- Embryo , und um etwa 24 bis 48 Zellen, können wir nicht mehr sehen."
Die Forscher haben die umgekehrte Experiment , Düngung normaler Eizellen mit Samenzellen mutierten . Die Methylierung Enzym (genannt PRC2 ) normalerweise in Eizellen , aber nicht in Spermien, die nicht viel mehr als ihre Chromosomen zu Embryos beitragen müssen . So hatte die Embryonen in der neuen Experiment noch sechs nackte Chromosomen (diesmal aus dem Sperma ) und sechs markierte Chromosomen , aber jetzt hatten sie auch das Enzym .
" Bemerkenswert ist, wenn wir beobachten die Chromosomen durch Zellteilungen , die markierten Chromosomen bleiben markiert und bleiben hell, da das Enzym hält die Wiederherstellung der Marke , aber die nackten Chromosomen bleiben nackt, Teilung nach der Teilung ", sagte Strome . "Das zeigt, dass das Muster der Markierungen , die vererbt wurde durch mehrere Zellteilungen übertragen. "
wichtige Implikationen
Strome beachten, dass die Ergebnisse dieser Studie der Übertragung von Histon-Methylierung in C. elegans haben wichtige Auswirkungen in anderen Organismen , auch wenn verschiedene Organismen den repressiven Marker , die untersucht wurden , um verschiedene Gene bei verschiedenen Aspekten der Entwicklung regulieren. Alle Tiere die gleiche Enzym , das gleiche Methylierung Zeichen als Signal für Genrepression zu erstellen , und ihre Kollegen , die Epigenetik in Mäusen und Menschen zu studieren sind begeistert von den neuen Erkenntnissen , die Strome .
" Transgene epigenetische Vererbung ist kein gelöst Feld - es ist sehr viel in Bewegung ", sagte sie . " Es gibt dutzende von möglichen epigenetischen Marker . In Studien, die Dokumenten Eltern -Kind- epigenetische Vererbung , es ist nicht klar, was sie weitergeschaltet , und es zu verstehen molekular ist sehr kompliziert. Wir haben ein spezielles Beispiel für epigenetische Gedächtnis , die weitergegeben wird , und wir können sie im Mikroskop zu sehen . es ist ein Teil des Puzzles . "
Der erste Autor des Science Papier Laura Gaydos , ein Doktorand in Strome Labor an der UC Santa Cruz , die die Studie für ihren Ph.D. Diplomarbeit und ist jetzt ein Postdoc an Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle . Die anderen Co-Autor ist Wenchao Wang, der vor einigen Jahren einer der ersten Versuche als Doktorand in Strome Labor tat, als sie an der Indiana University war . Diese Forschung wurde von der National Institutes of Health , einem UCSC Dissertation Jahr Fellowship und der ARCS Foundation.