نعلم أخيرًا كيف “تتذكر” الحيوانات المنوية وتنقل الصفات غير المشفرة بالحمض النووي إلى الأجنة

أظهرت الدراسات التي أجريت على الثدييات أن “ذكريات” التأثيرات البيئية المختلفة – مثل حمية غذائيةوالوزن و ضغط عصبى – تنتقل من الآباء إلى الأبناء ، على الرغم من عدم ترميز هذه الحالات في تسلسل الحمض النووي التي تحملها الحيوانات المنوية. الآن ، لدينا تفسير جديد لكيفية حدوث ذلك.

القصة لها علاقة كبيرة علم التخلق. يمكن للجزيئات التي تربط نفسها بالحمض النووي أن تعمل مثل مفاتيح التشغيل-الإيقاف التي تتحكم في أقسام الحمض النووي التي يتم استخدامها – ولكن حتى الآن لم نعرف أيًا من هذه الجزيئات يمكن أن يحمل الإعدادات التي تميز تجارب حياة الأب ، ليتم دمجها في الجنين عن طريق الحيوانات المنوية.

“الاختراق الكبير في هذه الدراسة هو أنها حددت وسيلة غير قائمة على الحمض النووي والتي من خلالها تتذكر الحيوانات المنوية بيئة الأب (النظام الغذائي) وتنقل هذه المعلومات إلى الجنين ،” قالت عالمة الوراثة اللاجينية بجامعة ماكجيل سارة كيمينز.

باستخدام الفئران ، تمكن عالِم الوراثة اللاجينية أريان ليسمر وزملاؤه من إثبات أن تأثيرات النظام الغذائي الذي ينقصه حمض الفوليك يمكن أن تنتقل عن طريق تغيير جزيئات الهيستون في الحيوانات المنوية. ببساطة ، الهستونات عبارة عن بروتينات أساسية حقًا يلتف حولها الحمض النووي للتخزين الخالي من التشابك.

في الثدييات ، عندما تقوم أجسام الذكور ببناء الحيوانات المنوية ، فإنها تتخلص من معظم مكبات هيستون ، للسماح بتعبئة أكثر إحكامًا.

ولكن لا تزال هناك نسبة صغيرة (1 في المائة في الفئران و 15 في المائة في البشر) ، مما يوفر سقالات للحمض النووي في مناطق خاصة بتكوين الحيوانات المنوية ووظيفتها ، والتمثيل الغذائي ، وتطور الأجنة – للسماح للآليات الخلوية بالاستفادة من تعليمات الحمض النووي هذه.

التعديل الكيميائي لهذه الهستونات – الشكل الأكثر شيوعًا مثيلة – هو ما يسمح أو يمنع “قراءة” الحمض النووي بحيث يمكن نسخه إلى منتجات بروتينية. يمكن أن يتسبب النظام الغذائي السيئ في تغيير هذه الهستونات حالة المثيلة.

هذا هو السبب في أننا نسمع عن أهمية حمض الفوليك للنساء أثناء الحمل: حمض الفوليك لدى الأم يساعد على استقرار مثيلة الحمض النووي في صغارهم.

من خلال إطعام ذكور الفئران بنظام غذائي ينقصه حمض الفوليك منذ وقت الفطام ، تمكن الباحثون من تتبع التغييرات في الهيستونات من الحيوانات المنوية للذكور وفي الأجنة الناتجة. وبالفعل ، كانت تغيرات هيستون الحيوانات المنوية موجودة أيضًا في الجنين النامي.

“لم يتمكن أحد من تتبع كيفية انتقال هذه التوقيعات البيئية القابلة للتوريث من الحيوانات المنوية إلى الجنين من قبل ،” قال ليسمر.

اكتشف الفريق أيضًا أن هذه الآثار يمكن أن تكون تراكمية وتؤدي إلى زيادة شدة العيوب الخلقية.

ومن المثير للاهتمام أن العيوب الخلقية التي تظهر في الفئران ، بما في ذلك التخلف عند الولادة وتشوهات العمود الفقري ، هي: وثق بشكل جيد في السكان الذين يعانون من نقص حمض الفوليك.

يأمل الباحثون أن يكشف توسيع معرفتنا بآليات الوراثة عن طرق جديدة لعلاج مثل هذه الحالات والوقاية منها. ولكن هناك الكثير للعمل قبل ذلك الحين.

“ستكون خطواتنا التالية هي تحديد ما إذا كان يمكن إصلاح هذه التغييرات الضارة التي تحدث في بروتينات الحيوانات المنوية (الهيستونات). لدينا عمل جديد مثير يشير إلى أن هذا هو الحال بالفعل ،” قالت كيمينز.

تم نشر هذا البحث في الخلية التنموية.