Že dolgo je odprto vprašanje, ali se lahko (in v kolikšni meri) epigenetske spremembe, ki so se nabrale skozi celotno življenje, prenašajo na potomce. Raziskovalci z inštituta Maxa Plancka za imunobiologijo in epigenetiko v Freiburgu trdijo, da so pridobili trdne dokaze za to. Na uravnavanje izražanja genov pri potomcih ne vpliva samo DNK, temveč tudi podedovana epigenetska navodila.

V telesu najdemo več kot 250 različnih vrst celic. Prav vse (načeloma) vsebujejo baze DNK v enakem zaporedju. Toda jetra ali živčne celice so videti zelo drugače in počnejo različne stvari, kar gre pripisati epigenetiki. Epigenetske spremembe preprečujejo ali spodbujajo izražanje točno določenih področij na DNK, s tem da odvračajo ali privlačijo potrebne proteine, piše v sporočilu za javnost inštituta Maxa Plancka. Takšne spremembe korak za korakom utrjujejo tipična področja dejavnih ali tihih zaporedij DNK za vsak tip celice.

Poleg tega se v nasprotju s fiksnim zaporedjem "črk" v molekuli DNK epigenetske označbe lahko spremenijo skozi življenje; kot odziv na okolje ali kot posledica življenjskega sloga. Na primer, kajenje spremeni epigenetiko pljučnih celic in sčasoma lahko pripelje do raka. Tudi drugi vplivi zunanjih dražljajev, kot so stres, bolezen ali prehrana, naj bi bili shranjeni v epigenetskem spominu celic.

Slog življenja z matere na potomca
Dolgo je veljalo, da se epigenetske spremembe ne prenašajo skozi generacije; veljale naj bi le za posameznika, v katerem so se zgodile. Znanstveniki so domnevali, da se epigenetski zapis med razvojem semenčic in jajčnih celic popolnoma izbriše. Ni dolgo, kar je peščica študij vzbudila pozornost znanstvene skupnosti. Te študije so pokazale, da se epigenetske oznake dejansko lahko prenašajo skozi generacije. Uganka ostaja, kako natančno proces poteka in kakšne so posledice za potomce. "Od vzpona preučevanja epigenetike v zgodnjih devetdesetih smo zaznavali različne indice medgeneracijskega prenosa informacij. Nekatere epidemiološke študije so denimo razkrile presenetljivo korelacijo med prehrano dedkov in povečanim tveganjem za sladkorne ter krvožilne bolezni pri vnukih. Odtlej so skozi dodatne raziskave našli indice medgeneracijske epigenetike pri številnih drugih organizmih, toda molekularni mehanizmi so ostajali neznani," je izjavil Nicola Iovina, eden izmed avtorjev raziskave, objavljene v znanstveni publikaciji Science.

Iovinova raziskovalna skupina se je osredinila na vinske mušice. Preverjala je, kako se epigenetske spremembe pri njih prenašajo z matere na zarodek. Natančneje, opazovala je posebno modifikacijo, imenovano H3K27me3, ki jo najdemo tudi pri ljudeh. Ta spreminja t. i. kromatin, proteinski ovoj DNK v celičnem jedru, in je pretežno povezan z dušenjem izražanja genov, piše v sporočilu za javnost.

Epigenetika pomembna za razvoj zarodka
Skupina je ugotovila, da so bile modifikacije H3K27me3 iz materinih jajčnih celic prisotne tudi v zarodku po oploditvi, čeprav so bile številne druge epigenetske oznake izbrisane. "To kaže, da mati prenaša svoje epigenetske oznake na potomce. Toda nas je zanimalo tudi, ali prenesene oznake v zarodku počnejo kaj res pomembnega," je povedal Fides Zenk, prvi avtor.

Zato so uporabili nabor genskih orodij in iz vinskih mušic odstranili encim, ki je odgovoren za oznake H3K27me3. Odkrili so, da zarodki brez H3K27me3 ne bi dosegli konca embriogeneze. "Izkazalo se je, da epigenetske informacije niso le nekaj, kar se prenaša iz generacije v generacijo. So zelo pomembne za razvoj zarodka," je komentiral Iovino.

Modificirane zarodke so si še podrobneje ogledali in uvideli, da so se v njih aktivirali nekateri pomembni razvojni geni - ki pa so med zgodnjo embriogenezo navadno izključeni. "Predpostavili smo, da prezgodnja aktivacija teh genov moti embriogenezo in sčasoma pripelje do smrti zarodka. Kot kaže, so podedovani epigenetski podatki nujni za obdelavo in pravilno transkripcijo genskega zapisa zarodka," je izjavil Zenk.

S temi rezultati je študija raziskovalcev z inštituta Maxa Plancka pomemben korak naprej in jasno prikazuje biološke posledice podedovanih epigenetskih informacij. Ne le z dokazi, da se lahko epigenetske modifikacije v muhah prenesejo skozi generacije, ampak tudi s tem, da razkrijejo, da so epigenetske oznake, prenesene iz matere, natančno naravnani mehanizmi za nadzor aktivacije genov med kompleksnim procesom zgodnje embriogeneze.

Mednarodna ekipa je prepričana, da imajo njihove ugotovitve daljnosežne posledice. "Naša študija kaže, da podedujemo več kot le gene svojih staršev. Zdi se, da dobimo tudi natančno nastavljene in pomembne mehanizme za uravnavanje genov, na katere lahko vpliva naše okolje in posameznikov način življenja. Naše ugotovitve govorijo v prid tezi, da se vsaj v nekaterih primerih pridobljene okoljske prilagoditve lahko prenesejo skozi rodovniško linijo na naše potomce," pojasnjuje Iovino. In ker lahko motnje epigenetskih mehanizmov povzročijo bolezni, kot so rak, sladkorna bolezen in avtoimunske motnje, utegnejo poskrbeti za koristne nadaljnje raziskave na področju zdravja ljudi.