Дивовижний спосіб, яким батьки передають довголіття нащадкам

Нові дослідження доводять, що ознаки, набуті організмом упродовж життя, можуть передаватися нащадкам через епігенетичні зміни в гістонових білках.

У лабораторії Менг Ван в HHMI Janelia з’ясували, що подовження тривалості життя у круглих червів C. elegans може передаватися між поколіннями без змін у ДНК. Ключем до цього стали лізосомальні зміни — зміни у клітинних органелах, що відповідають за розщеплення молекул, — та пов’язані з ними модифікації гістонів. «Ми показуємо, що сома і зародкова лінія можуть бути пов’язані між собою за допомогою гістонів», — наголосила Ван.

В експерименті черв’якам штучно підвищили активність ферменту в лізосомах, і це подовжило життя на 60%. Але справжнє відкриття полягало в тому, що їхні нащадки, які не мали цієї модифікації, також жили довше. Навіть після схрещування з «диким типом» ефект залишався видимим до четвертого покоління.

Гістони як носії епігенетичної пам’яті

Гістони — це білки, навколо яких організована ДНК. Вони можуть нести епігенетичні мітки, що впливають на експресію генів, не змінюючи саму послідовність ДНК. «Це означає, що ви передаєте епігенетичну інформацію з однієї клітини в іншу», – каже Ван. Вперше дослідники зафіксували переміщення модифікованих гістонів із соматичних тканин до клітин зародкової лінії.

Дослідження показало, що під дією фізіологічних змін, як-от голодування, активується лізосомальний метаболізм. Це запускає збільшення специфічного варіанту гістону, який далі транспортується до яєць через білки-транспортери. У зародковій лінії цей гістон модифікується, несучи в собі «пам’ять» про умови, в яких жив батьківський організм.

Наслідки для науки і медицини

Висновки цього дослідження суттєво змінюють уявлення про механізми міжпоколіннєвого спадкування, особливо у контексті довкілля, дієти та стресу. «Це забезпечує механізм для розуміння ефекту передачі від покоління до покоління», — зазначає Ван. Досі вважалося, що подібні сигнали не можуть переходити з тіла у спадковий матеріал. Нова робота порушує це уявлення, вказуючи на можливість горизонтального переміщення епігенетичної інформації в межах організму.

Цей процес не тільки пояснює механізм трансгенераційного ефекту, а й відкриває нові можливості для впливу на нього. Наприклад, якщо лізосоми — більше ніж просто «сміттєві баки» клітини, а ще й сигнальні центри, це може мати значення для розробки терапій старіння та метаболічних захворювань.

«Лізосоми тепер вважаються центральними гравцями у клітинному контролі, які впливають на майбутні покоління», — наголосила дослідниця.

Універсальність механізму

Раніше вже спостерігали зв’язок між харчуванням батьків і станом здоров’я нащадків, але бракувало чіткого механізму. Тепер є біохімічне пояснення, як саме такі сигнали можуть зберігатися і передаватися: через модифіковані гістони, що впливають на епігеном зародкових клітин.

Завдяки поєднанню методів генетики, транскриптоміки та мікроскопії, дослідники встановили, що один тип диметильованого гістону H3K79 був значно підвищений у черв’яків-довгожителів. Це може стати біомаркером або навіть терапевтичною ціллю у майбутніх дослідженнях.

Таким чином, робота Ван демонструє, що не лише гени, а й умови життя можуть формувати спадковість. І найголовніше — це відкриває шлях до розуміння, як поведінкові або середовищні фактори можуть впливати на здоров’я майбутніх поколінь.