Сперма старых крыс передает потомству меньше активных генов из-за эпигенетических изменений.

Краткое исследование это краткий рассказ об интересной академической работе.

Большая идея

Согласно недавно опубликованным исследованиям, сперма старых крыс отличается от спермы молодых крыс, что может повлиять на развитие эмбриона.

Сперма несет в себе не только гены, но и инструкции, определяющие, какие гены будут включены или выключены у потомства. Эти направления известны как эпигенетическая информация.

У крыс, которых мы изучали, возраст оказал глубокое влияние на активность многих генов в сперме. Мы обнаружили, что возраст влияет, в частности, на два эпигенетических механизма: Метилирование ДНКкоторый химически изменяет ДНК, чтобы блокировать определенные гены, и малая РНКеще один метод подавления генов.

Почему это важно

В развитых странах люди рожают первого ребенка позже, чем когда-либо прежде. В США число мужчин в возрасте от 35 до 44 лет, являющихся отцами детей увеличился на 50% за последние три десятилетия. Обратной стороной этой тенденции является то, что дети, зачатые отцами старшего возраста, имеют более высокий риск неблагоприятных состояний здоровья.

Эти условия включают в себя различные формы рак, шизофрения, расстройство аутистического спектра, биполярное расстройство и Синдром дефицита внимания и гиперактивностисреди других.

Теперь ясно, что качество информации, передаваемой сперматозоидами, с возрастом снижается. Однако мы до сих пор не знаем, происходят ли эти изменения через накопление мутаций или каких-то других механизмов. Наши данные на крысах показывают, что одной из причин являются эпигенетические изменения.

Как мы делаем свою работу

В наших экспериментах мы собирали сперму 65-дневных и 120-дневных крыс. Эти возрасты соответствуют примерно 20–25 и 40–45-летним людям. Мы проанализировали сперму этих животных, используя методы, основанные на секвенировании ДНК, и обнаружили, что сперма старых крыс имела совершенно другие эпигенетические профили – или инструкции по эксплуатации – чем у более молодых крыс.

У старых крыс 5319 участков ДНК имели разные уровни метилирования — эпигенетический механизм, который возникает при метильная группа (-CH3) добавляется к ДНК. Потому что даже единичные случаи метилирования могут привести к отключению близлежащих геновколичества найденных нами сайтов достаточно, чтобы повлиять на 5% всех генов крысы.

В сперме старых крыс также были разные концентрации малых РНК, которые представляют собой большой класс крошечных молекул, которые могут мешать экспрессии генов. Мы обнаружили, что 3,6% всех идентифицировали малые РНК у старых крыс были иными. Подобно метилированию ДНК, изменения в малых РНК могут влиять на активность нескольких генов.

Используя вычислительные алгоритмы, мы идентифицировали гены, на которые влияют эти эпигенетические механизмы: 3066 регулируются метилированием ДНК, а 4950 — малыми РНК. значительное перекрытие. Большинство идентифицированных нами генов регулируют эмбриональное развитие, в том числе мозга и других органов.

В нашем исследовании анализировалась только сперма, а не потомство. Но знание того, какие гены, скорее всего, будут отключены, а также их конкретные функции, позволяет нам с уверенностью предсказать, что пойдет не так в развитии крысят, рожденных от старых крыс. Если тот же механизм существует и у людей, эпигенетические изменения в сперме могут быть частично ответственны за больший риск определенных заболеваний у детей, зачатых от старших отцов.

Что еще не известно

Новые исследования показывают аналогичные возрастные изменения происходят и в человеческой сперме. Но эпигенетическое изучение человеческой спермы находится в зачаточном состоянии. В отличие от генетической информации, которая фиксирована, эпигенетическая информация очень гибка и может быть изменена. изменены многими факторами образа жизни и окружающей среды. Мои коллеги и я надеемся, что наши исследования помогут разработать будущие методы лечения, которые смогут улучшить здоровье детей еще до их зачатия.

[Insight, in your inbox each day. You can get it with The Conversation’s email newsletter.]

Эта статья переиздана с Разговор, некоммерческая независимая новостная организация, предоставляющая вам факты и заслуживающий доверия анализ, которые помогут вам разобраться в нашем сложном мире. Его написал: Александр Суворов, Массачусетский университет в Амхерсте

Читать далее:

Александр Суворов получает финансирование от Национального научного фонда США, Российского научного фонда. У меня есть дополнительные связи с Институтом физико-химической биологии МГУ.