zaburzenia rozwoju płodu i imprintingu
uważa się również, że właściwe dziedziczenie epigenetyczne genomowego imprintingu ma kluczowe znaczenie dla późniejszego rozwoju. Szczególnie, niektóre geny odcisku wydają się być ważne dla wczesnego rozwoju mózgu i, gdy nie prawidłowo metylowane, może prowadzić do chorób, takich jak zespół Pradera-Williego, zespół Beckwitha-Wiedermanna, zespół Silvera-Russella i zespół Angelmana. Uważa się również, że te geny odcisku są zaangażowane w wzrost szerzej. Poniżej znajduje się doskonały wywiad z EpiGenie z dr Gudrun Moore, która studiuje epigenetykę wzrostu i wczesnego rozwoju na University College London.
myszy agouti
przykłady transgeneracyjnego dziedziczenia epigenetycznego w obrębie genów endogennych, innych niż geny imprinted, są stosunkowo rzadkie. Jednak jednym z doskonałych przykładów jest gen agouti viable yellow (Avy). Locus Avy jest w rzeczywistości retrotranspozonem (tj. skaczącym genem), który jest wstawiany przed genem agouti. Chociaż Avy jest unikalny dla genomu myszy, element jest obecny w tysiącach kopii. Zwykle te elementy Avy są metylowane, a tym samym odcinane. Jednak u myszy Agouti są one niemetylowane i aktywne, co prowadzi do żółtej sierści i bardzo wyraźnej otyłości.
żywotny żółty model myszy agouti (Avy), w którym zmienność koloru sierści jest skorelowana ze znakami epigenetycznymi ustalonymi na wczesnym etapie rozwoju. Te dwie myszy są genetycznie identyczne. Jednak mają inny epigenetyczny wzór metylacji w określonym loci genu, który wpływa na kolor włosów i wagę.
myszy, których Gen agouti jest „włączony”, są również bardziej narażone na cukrzycę i raka jako dorośli. Dodatkowo, te epigenetyczne modyfikacje elementów aksjologicznych mogą być przezpokoleniowo dziedziczone przez potomstwo. Sugeruje to, że nie udało się usunąć znaków epigenetycznych, które są ustalone w miejscu osiowym w linii zarodkowej. W ten sposób poprzez gametę dochodzi do wyraźnego transgeneracyjnego dziedziczenia epigenetycznego.
wpływ środowiska na dziedziczenie
jednym z najbardziej ekscytujących obszarów badań epigenetycznych jest zrozumienie, w jaki sposób środowisko (np. narażenie na toksyny lub szerokie doświadczenia, takie jak przewlekły stres) może powodować zmiany epigenetyczne i czy zmiany te mogą być dziedziczone przez pokolenia. Czy stres u matki lub ojca może mieć wpływ na zdrowie dziecka jeszcze przed poczęciem?
dziedzina epigenetyki środowiska jest dziedziną nauki, która obejmuje naukowców z wielu różnych dyscyplin, w tym biologii molekularnej, epidemiologii i matematyki. Zrozumienie wpływu środowiska na działanie genomu miałoby ogromny wpływ na sposób, w jaki podchodzimy do rozwiązywania bieżących chorób i myślimy o dziedziczeniu. Biorąc to pod uwagę, dane, które wspierają związek między środowiskiem, epigenetyką i dziedziczeniem transgeneracyjnym, wciąż rodzą się.
myśląc o transgeneracyjnym dziedziczeniu epigenetycznym, ważne jest ustalenie, że odziedziczony fenotyp zależy od przejścia przez gamety (tj. plemniki i komórki jajowe). Ilustracyjnym przykładem jest to, że myszy hodowane przez zestresowane matki są znacznie bardziej narażone na stres. Ponadto znane są asocjacyjne zmiany w metylacji DNA w genie receptora glukokortykoidowego. Jest to przykład cechy dziedzicznej, która nie jest dziedziczona przez gamety, mimo że istnieje podstawa epigenetyczna. W tym przypadku zmiany epigenetyczne u potomstwa pochodzą z interakcji behawioralnej z rodzicem, a nie z dziedziczenia epigenetyki przez gamety.
istnieją jednak przykłady środowiska wywołującego zmiany epigenetyczne, które są następnie dziedziczone przez potomstwo poprzez gamety. Szczególnie, transgeneracyjne efekty epigenetyczne przez ojca są znacznie mniej prawdopodobne, aby być mylone przez czynniki behawioralne, jak ojciec przyczynia się znacznie mniej niż matka do środowiska płodu i noworodka. Zespół Michaela Skinnera opracował jedno z pierwszych badań na poparcie tezy, że środowisko może powodować zmiany epigenetyczne, które mogą być dziedziczone przez gamety. W tym badaniu samice szczurów były narażone na działanie środka grzybobójczego (winklozoliny) i odkryły, że zmiany epigenetyczne, które wystąpiły w pierwszym pokoleniu męskiego potomstwa, były wiernie przekazywane przez co najmniej cztery pokolenia.
prawdopodobnie jest mało prawdopodobne, aby dziedziczenie epigenetyczne przez pokolenia było zjawiskiem powszechnym. Z pewnością epigenetyka odgrywa ważną rolę w różnicowaniu typów komórek w danym organizmie i „adaptacji” tych tkanek do narażenia środowiska. Ponadto istnieją znaczące dowody na to, że zmiany te mogą wystąpić w gametach. Ale uważam, że najbardziej prawdopodobnym wynikiem tych zmian epigenetycznych jest zmniejszenie płodności (tj. zmniejszona żywotność embrionalna), jeśli nie są one całkowicie wymazane podczas przeprogramowywania, a nie nabyte cechy, które są następnie dziedziczone przez pokolenia. Biorąc to pod uwagę, zupełnie inny sposób patrzenia na epigenetykę może być mechanizmem „długotrwałej adaptacji” lub „krótkoterminowej ewolucji”. W tym przypadku transgeneracyjne dziedziczenie epigenetyczne staje się zasadniczo niezbędne do przetrwania gatunku. Tak czy inaczej, badania w tej dziedzinie będą nadal się rozwijać i ekscytować w nadchodzących latach.