Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Samenzelle. (Steve Gschmeissner/Science Photo Library/Getty Images) Studien an Säugetieren haben gezeigt, dass die „Erinnerungen“ an verschiedene Umwelteinflüsse – wie z Diät , Gewicht und Stress – werden trotz dieser Zustände vom Vater an den Nachwuchs weitergegeben nicht codiert in den DNA-Sequenzen der Spermien. Jetzt haben wir eine neue Erklärung dafür, wie es möglich ist.
Die Geschichte hat viel damit zu tun Epigenetik . Moleküle, die sich an die DNA heften, können wie Ein-Aus-Schalter wirken, die steuern, welche Abschnitte der DNA verwendet werden – aber bis jetzt wissen wir nicht, welche dieser Moleküle die durch die Lebenserfahrungen eines Vaters geprägten Einstellungen tragen können, um in eine integriert zu werden Embryo über Spermien.
„Der große Durchbruch dieser Studie besteht darin, dass sie ein nicht auf DNA basierendes Mittel identifiziert hat, mit dem sich Spermien an die Umgebung (Ernährung) eines Vaters erinnern und diese Informationen an den Embryo weitergeben können.“ sagte Sarah Kimmins, Epigenetikerin an der McGill University.
Anhand von Mäusen konnten die Epigenetikerin Ariane Lismer und ihre Kollegen zeigen, dass die Auswirkungen einer Folatmangelernährung durch die Veränderung von Histonmolekülen in Spermien weitergegeben werden können. Einfach ausgedrückt sind Histone wirklich grundlegende Proteine, um die sich die DNA zur verwirrungsfreien Speicherung windet.
Wenn männliche Körper bei Säugetieren Spermien bilden, werfen sie die meisten Histonspulen aus, um eine engere Packung zu ermöglichen.
Es verbleibt jedoch noch ein kleiner Prozentsatz (1 Prozent bei Mäusen und 15 Prozent beim Menschen), der als Gerüst für die DNA in Regionen dient, die für die Spermienbildung und -funktion, den Stoffwechsel und die Embryonalentwicklung spezifisch sind – damit die zellulären Mechanismen diese DNA-Anweisungen nutzen können.
Chemische Modifikation dieser Histone – die häufigste Form ist Methylierung – ermöglicht oder verhindert das „Lesen“ der DNA, sodass sie in Proteinprodukte umgeschrieben werden kann. Eine schlechte Ernährung kann dazu führen, dass diese Histone ihren Methylierungsstatus ändern.
Deshalb wir hören davon Die Bedeutung von Folat für Frauen während der Schwangerschaft : Folat einer Mutter hilft, die DNA-Methylierung bei ihren Jungen zu stabilisieren.
Durch die Fütterung männlicher Mäuse ab dem Zeitpunkt der Entwöhnung mit Folsäuremangel konnten die Forscher die Veränderungen der Histone im Sperma des Männchens und in den resultierenden Embryonen verfolgen. Und tatsächlich waren auch im sich entwickelnden Embryo Veränderungen der Spermienhistone vorhanden.
„Niemand konnte bisher nachverfolgen, wie diese vererbbaren Umweltsignaturen vom Sperma auf den Embryo übertragen werden.“ sagte Lismer .
Das Team entdeckte außerdem, dass diese Effekte kumulativ sein und zu einer Zunahme der Schwere von Geburtsfehlern führen könnten.
Interessanterweise sind die bei den Mäusen beobachteten Geburtsfehler, einschließlich Unterentwicklung bei der Geburt und Wirbelsäulenanomalien , Sind gut dokumentiert in menschlichen Populationen mit Folatmangel.
Die Forscher hoffen, dass die Erweiterung unseres Wissens über Vererbungsmechanismen neue Wege zur Behandlung und Vorbeugung solcher Erkrankungen aufzeigen wird. Bis dahin gibt es aber noch viel mehr zu erledigen.
„Unsere nächsten Schritte werden darin bestehen, festzustellen, ob diese schädlichen Veränderungen, die in den Spermienproteinen (Histonen) hervorgerufen werden, repariert werden können.“ „Wir haben aufregende neue Arbeiten, die darauf hindeuten, dass dies tatsächlich der Fall ist“, sagte Kimmins.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Entwicklungszelle .