Genetistas descubren proteínas maternas con influencia epigenética sobre el desarrollo fetal

8 de septiembre de 2022 | Los descubrimientos recientes de los investigadores del Instituto Walter y Eliza Hall (WEHI) demostraron que la información epigenética no solo pasa de madre a hijo, sino que tiene efectos duraderos en el desarrollo y el crecimiento.

La epigenética es el estudio de cómo las fuerzas externas (es decir, dieta, actividad física, condiciones ambientales, etc.) afectan la expresión génica sin alterar la secuencia genética. Determina qué genes se activan y desactivan y, en última instancia, regulan la función celular, orgánica y sistémica.

Históricamente, los científicos asumieron que pasaba poca información epigenética a través de la línea germinal debido al «restablecimiento de fábrica» ​​que ocurre poco después de la concepción. Un reinicio implica controles epigenéticos heredados que se desprenden del ADN del cigoto para dejar espacio para un nuevo comienzo. Sin embargo, según los científicos de WEHI y su colega Edwina McGlinn, profesora asociada de la Universidad de Monash y del Instituto Australiano de Medicina Regenerativa, la herencia epigenética es más frecuente de lo que se creía.

«Nos tomó un tiempo procesarlo porque nuestro descubrimiento fue inesperado», dijo el profesor Blewitt, jefe conjunto de la División de Epigenética y Desarrollo de WEHI y profesor investigador principal, en un comunicado de prensa. «Saber que la información epigenética de la madre puede tener efectos con consecuencias de por vida para el patrón corporal es emocionante, ya que sugiere que esto está sucediendo mucho más de lo que pensábamos. Podría abrir una caja de Pandora sobre qué otra información epigenética se hereda. .»

Publicado en Comunicaciones de la naturaleza (DOI: 10.1038/s41467-022-32057-x), el equipo de WEHI descubrió que los controles epigenéticos maternos, heredados del ovocito al cigoto en ratones, tienen un impacto significativo en el desarrollo fetal. El estudio se centró en una proteína llamada SMCHD1, identificada por Blewitt en 2008, que controla Hox la expresion genica. Hox los genes existen en todos los animales, desde las moscas hasta los humanos, orquestando el patrón esquelético e influyendo en el desarrollo a lo largo del eje anterior-posterior.

SMCHD1 se une y silencia Hox genes, previniendo la sobreexpresión y transformaciones desfavorables en la columna vertebral. En condiciones saludables, Hox los genes solo se expresan a intervalos específicos y en células particulares, y SMCHD1 regula su expresión después de la implantación.

El gen que codifica para SMCHD1, mantenimiento estructural del dominio bisagra de los cromosomas que contiene 1 o Smchd1, es un gen de efecto materno que regula el desarrollo saludable de la descendencia. El equipo se centró en SMCHD1 porque no provoca la muerte embrionaria tras la eliminación, lo que lo convierte en un candidato principal para el estudio epigenético.

«Si bien tenemos más de 20 000 genes en nuestro genoma, se ha demostrado que solo ese raro subconjunto de aproximadamente 150 genes impresos y muy pocos otros transmiten información epigenética de una generación a otra», dijo Natalia Benetti, primera autora y WEHI Epigenetics and Development. Doctor. candidato. «Saber que esto también le está sucediendo a un conjunto de genes esenciales que se han conservado evolutivamente desde las moscas hasta los humanos es fascinante».

Cuando el equipo eliminó SMCHD1 de los óvulos de los ratones, los ratones nacidos de esos óvulos tenían «un esqueleto alterado» y vértebras rotas. “Esto solo podría explicarse por un cambio epigenético debido a la pérdida de SMCHD1 en el óvulo”, escribieron Blewitt y Benetti. en un artículo reciente por La conversaciónuna organización de noticias independiente y sin fines de lucro.

El estudio sugiere que incluso si un ratón no hereda directamente un gen de su madre, ese gen, o la ausencia del mismo, aún puede afectar el desarrollo a lo largo de la vida de la descendencia.

Una caja de Pandora de preguntas

El mayor grado de cambio epigenético ocurre durante el «restablecimiento de fábrica» ​​del desarrollo embrionario temprano. Dado que la descendencia es la más vulnerable a cualquier cambio embrionario durante este tiempo, el equipo afirma que los genetistas y los científicos del desarrollo podrían beneficiarse al estudiar más de cerca los controles epigenéticos heredados.

Por ejemplo, las variantes humanas de SMCHD1 muestran asociaciones con enfermedades como la distrofia muscular. Si los hallazgos del equipo resultan relevantes para los humanos, SMCHD1 y otras proteínas similares podrían servir como un nuevo objetivo farmacológico para ayudar a los pacientes a combatir enfermedades debilitantes. en el útero.

Por ahora, todavía hay más preguntas que respuestas. ¿Qué pasaría si la composición proteica materna fuera solo uno de los muchos factores epigenéticos heredados que orquestan el crecimiento fetal? Tal vez el perfil de nutrientes y el nivel de actividad de la madre también controlen la expresión génica. Y si paternal contenido de proteínas juega un papel más importante de lo previsto? Si los controles epigenéticos son heredables, ¿qué efectos tienen sobre múltiples generaciones? El equipo espera algún día responder estas preguntas y más; sin embargo, una cosa es segura: heredamos mucho más de nuestros padres de lo que pensamos.

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