Fetale Entwicklungs- und Imprintstörungen
Es wird auch angenommen, dass die richtige epigenetische Vererbung der genomischen Prägung auch für die spätere Entwicklung entscheidend ist. Insbesondere scheinen einige der Prägungsgene für die frühe Gehirnentwicklung wichtig zu sein und können, wenn sie nicht richtig methyliert werden, zu Krankheiten wie dem Prader-Willi-Syndrom, dem Beckwith-Wiedermann-Syndrom, dem Silver-Russell-Syndrom und dem Angelman-Syndrom führen. Es wird auch angenommen, dass diese beiden Gene am Wachstum im weiteren Sinne beteiligt sind. Unten ist ein ausgezeichnetes Interview von EpiGenie mit Dr. Gudrun Moore, die die Epigenetik des Wachstums und der frühen Entwicklung am University College London studiert.
Die Agouti-Maus
Beispiele für transgenerationale epigenetische Vererbung innerhalb endogener Gene, die keine aufgeprägten Gene sind, sind relativ selten. Ein hervorragendes Beispiel ist jedoch das Agouti Viable Yellow (Avy) -Gen. Der Avy-Locus ist eigentlich ein Retrotransposon (d. H. springendes Gen), das stromaufwärts des Agouti-Gens eingefügt wird. Obwohl Avy einzigartig im Mausgenom ist, ist das Element in Tausenden von Kopien vorhanden. Normalerweise werden diese Avy-Elemente methyliert und somit abgeschaltet. In der Agouti-Maus sind sie jedoch unmethyliert und aktiv, was zu einem gelben Fell und sehr ausgeprägter Fettleibigkeit führt.
Das lebensfähige gelbe Agouti (Avy) -Mausmodell, bei dem die Fellfarbvariation mit epigenetischen Markierungen korreliert, die früh in der Entwicklung festgestellt wurden. Diese beiden Mäuse sind genetisch identisch. Sie haben jedoch ein anderes epigenetisches Methylierungsmuster an einem bestimmten Genort, das sich auf Haarfarbe und -gewicht auswirkt.
Mäuse, deren Agouti-Gen „on“ ist, leiden als Erwachsene häufiger an Diabetes und Krebs. Darüber hinaus können diese epigenetischen Modifikationen der Axy-Elemente von den Nachkommen transgenerational vererbt werden. Dies deutet darauf hin, dass die epigenetischen Markierungen, die am Achsenort in der Keimbahn gebildet werden, nicht entfernt werden können. Somit gibt es eine klare transgenerationale epigenetische Vererbung über den Gameten.
Umweltauswirkungen auf die Vererbung
Einer der spannendsten Bereiche der epigenetischen Forschung besteht darin, zu verstehen, wie die Umwelt (z. B. Exposition gegenüber Toxinen oder allgemeine Erfahrungen wie chronischer Stress) epigenetische Veränderungen verursachen kann und ob diese Veränderungen transgenerational vererbt werden können oder nicht. Kann Stress bei Mutter oder Vater die Gesundheit eines Kindes beeinträchtigen, bevor es überhaupt gezeugt wird?
Das Gebiet der Umweltepigenetik ist ein Wissenschaftsbereich, an dem Wissenschaftler aus vielen verschiedenen Disziplinen beteiligt sind, darunter Molekularbiologie, Epidemiologie und Mathematik. Zu verstehen, wie sich die Umwelt auf die Funktionsweise des Genoms auswirkt, hätte massive Auswirkungen darauf, wie wir uns der Lösung aktueller Krankheiten nähern und über Vererbung nachdenken. Allerdings sind die Daten, die die Beziehung zwischen Umwelt, Epigenetik und transgenerationeller Vererbung unterstützen, noch im Entstehen begriffen.
Wenn man über die transgenerationale epigenetische Vererbung nachdenkt, ist es wichtig festzustellen, dass der vererbte Phänotyp davon abhängt, dass er durch die Gameten (dh Spermien und Eier) weitergegeben wird. Ein anschauliches Beispiel ist, dass Mäuse, die von gestressten Müttern aufgezogen werden, viel häufiger selbst gestresst sind. Darüber hinaus sind assoziative Veränderungen der DNA-Methylierung am Glukokortikoidrezeptorgen bekannt. Dies ist ein Beispiel für eine vererbte Eigenschaft, die nicht über die Gameten vererbt wird, obwohl es eine epigenetische Basis gibt. In diesem Fall stammen die epigenetischen Veränderungen bei den Nachkommen aus der Verhaltensinteraktion mit dem Elternteil, nicht aus der Vererbung der Epigenetik über die Gameten.
Es gibt jedoch Beispiele für umweltbedingte epigenetische Veränderungen, die dann von den Nachkommen über die Gameten vererbt werden. Insbesondere transgenerationale epigenetische Effekte durch den Vater werden viel seltener durch Verhaltensfaktoren verwechselt, da der Vater weit weniger zur Umwelt des Fötus und Neugeborenen beiträgt als die Mutter. Michael Skinners Team produzierte eine der ersten Studien, um die Idee zu unterstützen, dass die Umwelt epigenetische Veränderungen verursachen könnte, die durch die Gameten vererbt werden könnten. In dieser Studie wurden weibliche Ratten einem Fungizid (Vinclozolin) ausgesetzt und fanden heraus, dass epigenetische Veränderungen, die bei männlichen Nachkommen der ersten Generation auftraten, über mindestens vier Generationen hinweg treu weitergegeben wurden.
Es ist wahrscheinlich unwahrscheinlich, dass die transgenerationale epigenetische Vererbung ein weit verbreitetes Phänomen ist. Sicherlich spielt die Epigenetik eine wichtige Rolle bei der Differenzierung von Zelltypen innerhalb eines bestimmten Organismus und der „Anpassung“ dieser Gewebe an die Umweltbelastung. Darüber hinaus gibt es signifikante Hinweise darauf, dass diese Veränderungen in den Gameten auftreten können. Aber ich glaube, dass das wahrscheinlichste Ergebnis dieser epigenetischen Veränderungen eine verminderte Fruchtbarkeit (dh eine verminderte embryonale Lebensfähigkeit) ist, wenn sie während der Neuprogrammierung nicht vollständig gelöscht werden, anstatt erworbene Merkmale, die dann über Generationen hinweg vererbt werden. Eine ganz andere Sichtweise auf die Epigenetik könnte jedoch ein Mechanismus für „langfristige Anpassung“ oder „kurzfristige Evolution“ sein. In diesem Fall wird die transgenerationale epigenetische Vererbung für das Überleben der Art wesentlich notwendig. In jedem Fall wird die Forschung in diesem Bereich in den kommenden Jahren weiter expandieren und begeistern.