Cea mai interesantă dezvoltare recentă în cercetarea genetică umană a fost capacitatea de a efectua studii sistematice la scară largă asupra variației genetice la mii de oameni. Aceste studii de asociere la nivel de genom (GWAS) au revoluționat înțelegerea noastră asupra multor boli complexe diferite.

Dar, în ciuda acestor progrese, suntem încă capabili să explicăm doar o mică parte din ereditatea multor afecțiuni de sănătate. Într-un studiu pe care laboratorul meu îl are tocmai publicat în Science, arătăm că atributele unei persoane ar putea fi puternic influențate de variația genetică într-o parte neașteptată a genomului care a fost trecută cu vederea în studiile anterioare.

Factorii de mediu care joacă un rol alături de genetică în determinarea atributelor unei persoane sunt prezenți și în uter. Atunci când descendenții sunt în uter, ceea ce experimentează mamele lor din punct de vedere ecologic (inclusiv dieta, stresul, fumatul) are potențialul de a influența atributele unui descendent atunci când devin adulți. Această „programare de dezvoltare” este înțeleasă a fi un factor important al epidemiei de obezitate observată astăzi.

Un jucător cheie în acest proces este epigenetica. Epigenetica sunt modificări care stau în afara genomului și determină ce biți de ADN să devină mai activi sau mai inactivi. O astfel de modificare implică marcarea ADN-ului cu compuși numiți grupări metil. Grupările metil determină dacă genele sunt exprimate (pornite) sau nu. Celulele hepatice și celulele renale sunt identice genetic, în afară de semnele lor epigenetice. S-a propus că, ca răspuns la un mediu sărac din uter, profilul epigenetic al descendenților se va schimba.

În studiul nostru, am comparat descendenții șoarecilor însărcinați atunci când li s-a administrat o dietă săracă în proteine ​​(8% proteine) și o dietă normală (20% proteine). După ce au fost înțărcați, tuturor descendenților li s-a dat o dietă normală. Am analizat apoi diferența în metilarea ADN a descendenților, comparând șoarecii ale căror mame aveau o dietă săracă în proteine ​​cu cei ale căror mame aveau o dietă normală.

Privind în locul greșit

Inițial, nu am găsit nimic, așa că a fost o mare surpriză, dar apoi am analizat datele ADN-ului ribozomal (ADNr) și am găsit diferențe epigenetice uriașe. ADN-ul ribozomal este materialul genetic care formează ribozomii - mașinile care construiesc proteine ​​în celulă.

Când celulele sunt stresate - de exemplu, atunci când nivelurile de nutrienți sunt scăzute - ele modifică producția de proteine ​​ca strategie de supraviețuire. La șoarecii ale căror mame au fost hrănite cu o dietă săracă în proteine, am constatat că aveau ADNm metilat. Acest lucru a încetinit expresia ADNr-ului lor și a dus la descendenți mai mici - cu până la 25% mai ușori.

Aceste efecte epigenetice apar într-o fereastră critică de dezvoltare în timp ce descendenții se află în uter, dar este un efect permanent care rămâne până la maturitate. Așadar, o dietă săracă în proteine ​​a unei mame în timpul sarcinii este probabil să aibă consecințe mai grave asupra stării epigenetice și a greutății descendenților decât propria dietă a descendenților după ce a fost înțărcată.

Privind dincolo de markerii epigenetici, când ne-am uitat la secvența genetică de bază a ADNr, am găsit o surpriză și mai mare. Chiar dacă toți șoarecii din studiu au fost crescuți pentru a fi identici din punct de vedere genetic, am constatat că rADN-ul dintre șoarecii individuali nu era identic genetic - și că, chiar și în cadrul unui șoarece individual, diferite copii ale rADN-ului erau genetic distincte. Deci, există variații imense în ADNr, care joacă, de asemenea, un rol important în determinarea atributelor descendenților.

În orice genom dat, există multe copii ale ADNr și am constatat că nu toate copiile ADNr răspundeau în același mod epigenetic. Doar un singur tip de ADNr - „varianta A” - pare să sufere metilare și afectează greutatea. Acest lucru înseamnă că răspunsul epigenetic al unui șoarece dat este determinat de variația genetică a ADNr-ului lor - cei care au mai mult ADNr-variantă A ajung să fie mai mici.

Heritabilitatea (cât de mult se explică riscul unei boli datorită factorilor genetici) a diabetului de tip 2 a fost estimată a fi între 25% și 80% în diferite studii. Cu toate acestea, doar aproximativ 20% din ereditatea diabetului de tip 2 a fost explicată prin studii de genom pe oameni cu boală.

Faptul că variația genetică a ADN-ului ribozomal pare să aibă o influență atât de puternică sugerează că GWAS la om ar putea lipsi o parte cheie a puzzle-ului, întrucât până acum s-au uitat doar la o singură copie a genomului oamenilor. Analiza genetică și epigenetică a ADNr la om ar putea oferi informații foarte importante despre o varietate de boli umane.

Despre autor

Vardhman Rakyan, Profesor de epigenetică, Universitatea Queen Mary din Londra

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon