Открытие, меняющее представления: новое исследование показывает, как долголетие передаётся из поколения в поколение

от

Старший руководитель исследовательской группы в HHMI Janelia Research Campus Мэн Ван и её команда изучают вопросы долголетия. Они продемонстрировали, что путём гиперэкспрессии фермента в лизосомах нематоды C. elegans можно увеличить продолжительность её жизни до 60%. Исследование [опубликовано](https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn8754) в журнале Science.

Но, к удивлению учёных, оказалось, что потомство червей без этой [генетической модификации](https://phys.org/tags/genetic+modification/) всё равно жило дольше обычного. Когда они скрестили своих долгоживущих червей с червями «дикого типа», у которых не было гиперэкспрессии фермента — обычная лабораторная процедура, используемая для устранения любых генетических манипуляций, — они увидели, что потомство также жило дольше обычных червей. Так или иначе, маркеры долголетия передавались из поколения в поколение, даже спустя четыре поколения.

В новом исследовании Ван и её команда раскрывают, как изменения в лизосомах нематоды, способствующие долголетию, передаются от клеток её тела к [полововым клеткам](https://phys.org/tags/reproductive+cells/) через [гистоны](https://phys.org/tags/histones/) — белки, которые играют ключевую роль в организации и регуляции ДНК.

В половых клетках эти гистоновые мессенджеры вызывают модификации в эпигеноме нематоды — совокупности химических меток, регулирующих экспрессию генов, — позволяя передавать лизосомальные изменения из поколения в поколение без изменения основной ДНК.

Результаты имеют последствия, выходящие далеко за рамки долголетия

Эпигенетические модификации могут помочь организмам справиться со многими различными типами стрессоров окружающей среды — от изменения рациона до воздействия загрязняющих веществ и [психологического стресса](https://phys.org/tags/psychological+stress/), — и новая работа показывает, как эти преимущества могут передаваться от родителей к потомству.

«Вы всегда думаете, что ваше наследие находится в ядре, внутри клетки, но теперь мы показываем, что гистон может перемещаться из одного места в другое, и если этот гистон несёт какую-либо модификацию, это означает, что вы будете передавать [эпигенетическую информацию](https://phys.org/tags/epigenetic+information/) из одной клетки в другую», — говорит Ван. «Это действительно обеспечивает механизм для понимания трансгенерационного эффекта».

Исследователи обнаружили, что один тип модификации гистонов — тип эпигенетического изменения — был повышен у долгоживущих червей по сравнению с червями с нормальной продолжительностью жизни. Они хотели увидеть, как эта модификация связана с лизосомальными изменениями, способствующими долголетию.

Используя комбинацию генетических инструментов, транскриптомику и визуализацию, они обнаружили, что изменения в лизосомальном метаболизме, влияющие на продолжительность жизни червей, активируют ряд процессов внутри клетки. Эти действия вызывают увеличение специфического варианта гистона, который транспортируется из [соматических тканей](https://phys.org/tags/body+tissues/) червя в его [половые клетки](https://phys.org/tags/germline/) через белки, доставляющие питательные вещества развивающимся яйцеклеткам.

В половых клетках гистон модифицируется, позволяя информации из лизосомы проникать в половые клетки и передаваться от родителя к ребёнку.

Исследователи показывают, что этот путь активируется во время голодания, что вызывает изменение лизосомального метаболизма — обеспечивая связь между физиологическим явлением и изменениями в половых клетках.

Новая работа дополняет растущее число доказательств того, что лизосомы, которые когда-то считались лишь выполняющими функцию центров переработки клеток, также функционируют как сигнальный центр, контролирующий различные процессы в клетке, и теперь показано, что они влияют на поколения.

Новое исследование также открывает новый механизм транспортировки информации от соматических клеток к половым через гистоны, что может помочь объяснить, как другие типы наследственной информации передаются от родителей к потомству.

Предоставляя механизм для понимания того, как [изменения окружающей среды](https://phys.org/tags/environmental+changes/) в [соматических клетках](https://phys.org/tags/somatic+cells/) передаются через половые клетки, новая работа может помочь исследователям лучше понять трансгенерационные эффекты, которые наблюдались ранее, например, влияние недоедания родителя на его потомство.

«Мы теперь показываем, что сома и половые клетки могут быть соединены гистоном и могут нести запоминающуюся генетическую информацию в течение многих поколений», — говорит Ван.

Предоставлено: [Howard Hughes Medical Institute](https://phys.org/partners/howard-hughes-medical-institute/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте