Та же ДНК, другой цвет. Исследователи получили эпилины дрозофилы — то есть генетически идентичные линии с различными эпигенетическими характеристиками — с белыми, желтыми и красными глазами соответственно.
Они достигли этого путем временного нарушения взаимодействий между генами-мишенями и белками PcG, которые представляют собой комплексы, участвующие в репрессии нескольких генов, управляющих развитием. Кавалли и его команда из Института генетики человека (Университет Монпелье / CNRS) первыми показали, что регулирование положения генов может приводить к наследованию от поколения к поколению.
ДНК — не единственная среда для передачи информации, необходимой для функционирования клетки. Клеточные процессы также определяются химической маркировкой (или метками) и конкретной пространственной организацией наших геномов, которые являются эпигенетическими характеристиками, то есть негенетическими, но тем не менее наследуемыми чертами. Эпигенетические метки включают модификации гистонов, белков, вокруг которых намотана ДНК. Белки PcG, с другой стороны, играют регулирующую роль, влияя на трехмерную конфигурацию хромосомы, которая устанавливает определенные взаимодействия между генами в ядре клетки.
Положение гена в любой момент определяет, активен он или подавлен.За счет временного нарушения этих взаимодействий ученые смогли получить эпилины дрозофилы, характеризующиеся разными уровнями репрессии или активации генов, зависимых от PcG.
Они подтвердили, что эти эпилины действительно были изогенными или генетически идентичными, путем секвенирования генома каждого из них. Несмотря на идентичность ДНК, целостность эпилинов — и уникальные фенотипические характеристики, которые они программируют, — может сохраняться из поколения в поколение. Но это явление обратимо.
Скрещивания между дрозофилами с избыточно или недоэкспрессированными генами и другими, не имеющими таких модификаций активности генов, «сбрасывают» цвет глаз без изменения последовательности ДНК, демонстрируя, таким образом, эпигенетическую природу этого наследования.Затем исследователи показали, что новые условия окружающей среды, такие как другая температура окружающей среды, могут влиять на выражение эпигенетической информации в течение нескольких поколений, но они не стирают эту информацию. Такие временные эффекты факторов окружающей среды, которым подвергались предыдущие поколения, на выражение характеристик в их потомстве, иллюстрируют уникальную, гибкую природу этого эпигенетического механизма.
Проведя эксперименты с «микрокосмом», воссоздающие естественные условия окружающей среды, исследователи, работающие с INRA, подтвердили, что эпигенетическая наследственность у дрозофилы может сохраняться в дикой природе.Таким образом, команда Джакомо Кавалли доказала существование опосредованного Polycomb стабильного трансгенерационного эпигенетического наследования, зависящего от трехмерной хромосомной структуры. Их открытия открывают новые горизонты для биомедицинской науки.
Они предполагают, что эпигенетика может частично разрешить загадку «отсутствующей наследственности», то есть отсутствия какой-либо очевидной связи между генетической структурой и некоторыми нормальными наследственными признаками и заболеваниями.