fosterutveckling och avtrycksstörningar

det anses också att korrekt epigenetisk arv av genomisk avtryckning är kritisk för senare utveckling också. Särskilt verkar några av avtryckgenerna vara viktiga för tidig hjärnutveckling och kan, när de inte är ordentligt metylerade, leda till sjukdomar som Prader-Willi syndrom, Beckwith-Wiedermann syndrom, Silver-Russell syndrom och Angelman syndrom. Man tror också att dessa avtrycksgener är involverade i tillväxt bredare. Nedan följer en utmärkt intervju från EpiGenie med Dr. Gudrun Moore, som studerar epigenetiken för tillväxt och tidig utveckling vid University College London.

agouti-musen

exempel på transgenerationell epigenetisk arv inom endogena gener, andra än präglade gener, är relativt sällsynt. Ett utmärkt exempel är emellertid den agouti livskraftiga gula (avy) genen. Avy locus är faktiskt en retrotransposon (dvs hoppande gen) som sätts in uppströms om agouti-genen. Även om Avy är unikt för musgenomet, är elementet närvarande i tusentals kopior. Normalt är dessa Avy-element metylerade och stängs av. Men i Agouti-musen är de ometylerade och aktiva, vilket leder till en gul päls och mycket uttalad fetma.

den livskraftiga gula agouti-musmodellen (avy), där pälsfärgvariationen är korrelerad med epigenetiska märken som etablerats tidigt i utvecklingen. Dessa två möss är genetiskt identiska. De har emellertid ett annat epigenetiskt metyleringsmönster vid en specifik genloki som påverkar hårfärg och vikt.

möss vars agouti-gen är ”på” är också mer benägna att drabbas av diabetes och cancer som vuxna. Dessutom kan dessa epigenetiska modifieringar av Axy-elementen ärvas transgenerationellt av avkomman. Detta tyder på att det inte går att rensa de epigenetiska märkena som är etablerade vid Axy locus i groddlinjen. Således finns det ett tydligt transgenerationellt epigenetiskt arv via gameten.

miljöpåverkan på arv

ett av de mest spännande områdena för epigenetisk forskning handlar om att förstå hur miljö (t.ex. exponering för toxiner eller breda erfarenheter som kronisk stress) kan orsaka epigenetiska förändringar och huruvida dessa förändringar kan vara transgenerationellt ärvda eller inte. Kan stress i modern eller fadern påverka barnets hälsa innan de ens är tänkta?

fältet för miljöepigenetik är ett vetenskapsområde som involverar forskare från många olika discipliner inklusive molekylärbiologi, epidemiologi och matematik. Att förstå hur miljön påverkar hur genomet fungerar skulle ha enorma konsekvenser för hur vi närmar oss att lösa nuvarande sjukdomar och tänka på arv. Med detta sagt är de data som stöder förhållandet mellan miljö, epigenetik och transgenerationellt arv fortfarande växande.

När man tänker på transgenerationell epigenetisk arv är det viktigt att fastställa att den ärvda fenotypen är beroende av att passera genom könscellerna (dvs spermier och ägg). Ett illustrativt exempel är att möss som tas upp av stressade mödrar är mycket mer benägna att stressas själva. Dessutom finns det kända associativa förändringar i DNA-metylering vid glukokortikoidreceptorgenen. Detta är ett exempel på en ärftlig egenskap som inte ärvs via könscellerna, även om det finns en epigenetisk grund. I detta fall kommer de epigenetiska förändringarna i avkomman från beteendemässig interaktion med föräldern, inte från att ärva epigenetiken via könscellerna.

det finns emellertid exempel på miljö som inducerar epigenetiska förändringar som sedan ärvs av avkomman genom könscellerna. Särskilt, transgenerationella epigenetiska effekter genom fadern är mycket mindre benägna att förväxlas av beteendefaktorer eftersom fadern bidrar mycket mindre än modern till fostrets och nyfödda miljö. Michael Skinners team producerade en av de första studierna för att stödja tanken att miljön kan orsaka epigenetiska förändringar som kan ärvas genom könscellerna. I denna studie exponerades honråttor för en fungicid (vinclozolin) och de fann att epigenetiska förändringar som inträffade i den första generationen manliga avkommor troget överfördes genom minst fyra generationer.

det är förmodligen osannolikt att transgenerationell epigenetisk arv är ett utbrett fenomen. Visst spelar epigenetik en viktig roll för att differentiera celltyper inom en given organism och ”anpassa” dessa vävnader till miljöexponering. Vidare finns det betydande bevis för att dessa förändringar kan inträffa i könscellerna. Men jag tror att det mest troliga resultatet av dessa epigenetiska förändringar är minskad fertilitet (dvs minskad embryonal livskraft) om de inte raderas helt under omprogrammering, snarare än förvärvade egenskaper som sedan ärvs över generationer. Med detta sagt kan ett helt annat sätt att se på epigenetik vara som en mekanism för ”långsiktig anpassning” eller ”kortsiktig utveckling”. I detta fall blir transgenerationell epigenetisk arv väsentligen nödvändig för artens överlevnad. Hur som helst kommer forskningen inom detta område att fortsätta att expandera och excitera under de kommande åren.