Биологи обнаружили, что самки нематоды могут передавать сигналы стресса будущим поколениям. Биологи утверждают, что самка нематоды, подвергшаяся стрессу, может, даже при нормализации условий в своем окружении, передать воспоминание о стрессе внукам.
Это перевод интервью команды ученых из университета Айовы с журналом Sciencedaily. Оригинал https://www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211013114108.htm
Биологи в университете Айовы обнаружили, что самки нематоды, которых подвергли влиянию стресса от повышения температуры, передают при определенных условиях через модификацию генов память об этом стрессе не только своим детям, но и внукам.
Исследователи под управлением Веены Пралад, профессора департамента биологии и инициативы «стареющий разум и мозг», посмотрели, как самка нематоды реагирует, когда ощущает опасность, такую как изменения температуры. Изменение температуры быть фатальным для этого животного. В исследовании, опубликованном в прошлом году, биологи обнаружили, что самка нематоды выпускает серотонин, когда она чувствует опасность. Серотонин движется от ее центральной нервной системы к ее неоплодотворенным яйцам, чтобы «предупредить» и их, где затем «сигнал о предупреждении» так и остается, дабы затем передаться их детям.
Примеров таких генетических каскадов немало, даже и у людей. Исследования показали, что беременные женщины под воздействием голода, который был в Нидерландах в 44-45 годах известный, как «голландская голодная зима», рожали детей, которые были под влиянием этого эпизода стресса и когда они вырастали – среди них было больше людей с ожирением, диабетом и шизофренией.
В этом исследовании биологи хотели выяснить, как память о стрессовом событии хранится в клетках яиц.
«Гены имеют память прошлых условий окружающей среды, которые в свою очередь влияют на жизнь организма даже после того, как эти условия изменились» – объясняет Пралад. «Как эта «память» устанавливается и как сохраняется уже после оплодотворения, развития эмбриона, превращения во взрослую особь не вполне понятно. Все дело в том, что во время развития эмбриона большинство организмов обычно «перезагружают» любые изменения, которые были произведены в генах из-за предыдущей генной активности».
Пралад и ее команда обратились к нематоде, существу которое регулярно исследуется учеными. Они подвергли самок нематод неожиданным стрессам и обнаружили, что память о стрессе сохранилась в яйцах самки из-за активности протеина, который называется «фактор переноса тепла» или HSF 1. Протеин HSF 1 присутствует во всех растениях и животных и активируется изменениями в температуре, изменений содержания соли и прочие стрессовые факторы.
Команда обнаружила, что HSF-1 воздействует на другой протеин под название H3K9 метилтрансфераза. Обычно он воздействует на развитие эмбриона путем заглушения генов и удаления памяти из них о предыдущей генной активности.
Однако, команда Прахалда увидело совершенно другую картину.
«Мы обнаружили, что HSF-1 взаимодействует с механизмами, которые в норме позволяют перезагрузить память генов во время развития эмбриона, но вместо этого он наоборот закрепляет память о стрессе» – говорит Пралад.
Один из этих заглушенных генов определяет активность рецептора инсулина, который критичен для метаболических изменений с диабетом в людях, и когда этот ген заглушен, он изменяет физиологический метаболизм и устойчивость к стрессу. Из-за того, что это подавление сохраняется в потомстве, их стратегия реакции на стресс отличалась от той, что состояла в способности противостоять стрессу или избегать его на те, что позволяют очень долго находится в стрессовой окружающей среде без каких-либо изменений.
То что мы обнаружили было удивительно – если мать, испытала стресс в течении короткого периода своей жизни – то только потомство развывшиеся из ее эмбрионов имели генетическую память о стрессе» – утверждает Праглад. «Потомство потомства (т.е внуки) теряли эту память. Но если мать была подвержена стрессу дольше, то и внуки получали память о стрессе. Каким-то образом доза материнского стресса записывалась в популяции».
Исследователи планирует изучать эти процессы дальше. HSF-1 не только нужен для противостоянию стрессу, он также повышает уровень и количество заглушенных маркеров рака и метастаз. Из-за того, что HSF-1 присутствует во многих организмах, вновь открытая взаимосвязь с H3K9 метилтрансферазой, ведущей к заглушению генов, скорее всего, значит много больше.
Исследование «Гены ответственные за передачу жары и шока влияют на пути сигналов инсулина» была опубликована 14 октября в журнале «Молекулярная клетка».
К соавторам работы также относятся ученые из института Айовы Стиржит дас и Сахи Мин из департамента биологии и инициативы «старение разума и мозга».