Manipuloimalla Drosophila-lajissa tätä DNA:n järjestäytymistä ilman sen sekvenssin muuttamista, he ovat laukaiseet muutoksen, joka säilyy useiden sukupolvien ajan. Tämä löytö paljastaa uuden perinnön muodon, joka täydentää DNA-sekvenssin välittämää perintöä.
Geenien ulkopuolella: DNA:n 3D-järjestäytyminen vaikuttaa niiden ilmentymiseen.
Olemme tottuneet ajatukseen, että suurin osa siitä, mitä olemme, perustuu geeneihimme, jotka perimme yhtä suurina osina kummaltakin vanhemmaltamme. Kuitenkin DNA-sekvenssissämme oleva tieto ei kerro koko tarinaa. Tämän geneettisen materiaalin lisäksi niin sanotut "epigeneettiset" signaalit näyttelevät keskeistä roolia yksilön identiteetissä ja osoittautuvat yhä enemmän olennaiseksi osaksi vanhemmilta jälkeläisille siirtyvää tietoa."Epigeneettisellä" termillä viitataan prosesseihin, jotka vaikuttavat geenien ilmentymiseen ilman DNA-sekvenssin muuttamista, ja se tarkoittaa useimmiten DNA:n ja siihen liittyvien proteiinien kemiallisten muutosten kokonaisuutta, jotka aktivoivat tai deaktivoi geenejä. Vähemmän tunnettu mutta yhtä tärkeä tekijä on geenien järjestäytyminen kolmiulotteisesti solun sisällä.
Esimerkiksi inaktivoituneet geenit voivat ryhmittyä ja muodostaa keskenään vaimentavia ryhmiä, jotka tukahduttavat toisiaan. Nämä kontaktit DNA:n alueiden välillä, jotka normaalisti olisivat kaukana toisistaan, tarkoittavat, että jopa eri kromosomien geenit voivat vaikuttaa toisiinsa todellisten fysikaalisten vuorovaikutusten kautta.
Kärpäset ja värit: kokeilu, joka mullistaa käsityksemme biologisesta perinnöstä.
Uudessa tutkimuksessa, joka on julkaistu Molecular Cell -lehdessä, tutkijat ovat osoittaneet, että fyysiset kontaktit kahden kärpäsen geenin välillä laukaisevat toisessa niistä epigeneettisen muutoksen, joka voi periytyä sukupolvelta toiselle. Tämä johtaa huomattavaan muutokseen kärpästen ulkonäössä, joilla on punaiset tai valkoiset silmät, ja jotka siirtävät tämän silmänvärin jälkeläisilleen useiden sukupolvien ajan.Yleisesti ottaen mekanismi, joka tuottaa tällaisia kontakteja, on monimutkainen ja vielä huonosti ymmärretty. Tässä tapauksessa tutkijat pystyivät osoittamaan, että proteiini nimeltä GAF, joka sitoutuu molempiin geeneihin, käynnistää epigeneettisen perintöprosessin. GAF:n mutaatio johti näiden kontaktien häviämiseen, mikä korosti sen keskeistä roolia normaalisti kaukana olevien genomin alueiden lähentämisessä.
Vaikka nämä havainnot viittaavat siihen, että GAF:n ohjaamat kontaktit olivat keskeinen tapahtuma, joka johti epigeneettisen tiedon perimiseen, se ei vielä ollut lopullinen todiste. Tämän saavuttamiseksi tutkijat rekreasivat nämä kontaktit keinotekoisesti suunnittelemalla ja ilmentämällä proteiinia, joka pystyi sitoutumaan molempiin kiinnostaviin geeneihin (ja vain näihin geeneihin).
Tämä proteiini jäljitteli siten GAF:n roolia sitoutumalla kahteen geeniin ja yhdistämällä ne toisiinsa. Näiden kontaktien pakottaminen tällä tavalla tuotti saman vaikutuksen kuin luonnollinen vuorovaikutusten lisääntyminen ja johti silmänvärin perimiseen useiden sukupolvien ajan.
Tämä kokeilu osoitti kolmiulotteisen genomin järjestäytymisen keskeisen roolin tässä prosessissa, osallistaen sen ensimmäistä kertaa epigeneettisen tiedon perimiseen. Tämä uusi julkaisu ehdottaa ennennäkemätöntä mekanismia selittämään, kuinka tietyt epigeneettiset signaalit, jotka muuten voisivat kadota sukupolvien välillä, voivat tulla siirrettäviksi.
Tämä voisi yhdessä geneettisten tekijöiden kanssa vaikuttaa niihin tietoihin, joita perimme vanhemmiltamme ja siirrämme lapsillemme.
Lisäksi tutkijat ovat kehittäneet synteettisen biologian järjestelmän, joka mahdollistaa kromatiinikontaktien indusoimisen in vivo. He ovat osoittaneet, että nämä kontaktit voivat luoda transsukupolvista perintöä, mikä osoittaa, että pelkkä kontakti kahden lokuksen välillä voi indusoida periytyvän geeniekspression uudelleenohjelmoinnin useiden sukupolvien ajan.
Viite
Interkromosomaaliset kontaktit säätelyalueiden välillä laukaisevat vakaan transsukupolvisen epigeneettisen perinnön Drosophilassa.Fitz-James, M.H., Sabaris, G., Sarkies, P., Bantignies, F. & Cavalli, G. Molecular Cell (2024).
DOI: 10.1016/j.molcel.2024.11.021