Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Herz- und Lungenforschung hat in Zusammenarbeit mit einem Kollegen von der Temple University herausgefunden, dass die transkriptionelle Anpassung offenbar eine Rolle bei vererbten epigenetischen Veränderungen spielt.
In ihrer Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaftliche Fortschritteführte die Gruppe Mutanten-Messenger (mRNA)-Abbauexperimente mit Nematoden und Zebrafischen durch.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Menschen Eigenschaften von ihren Eltern erben können, die nicht auf genetische Sequenzen zurückzuführen sind – stattdessen werden die Eigenschaften epigenetisch weitergegeben. Solche Fälle sind hauptsächlich auf Umweltfaktoren wie Stress während der Schwangerschaft oder Mangelernährung zurückzuführen. Bei dieser neuen Anstrengung fanden die Forscher heraus, dass es andere Wege geben könnte, wie dies geschehen kann, beispielsweise über einen Prozess, den sie Transkriptionsanpassung nennen, bei dem epigenetische Veränderungen aufgrund von Mutationen in einem elterlichen Genom gelenkt werden könnten.
Die Forscher vermuteten, dass aufgrund einer Mutation in einem Elternteil, die die Expression anderer Arten von Genen erhöht, nicht-genetische Merkmale von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben werden können, und führten Experimente mit Fadenwürmern und Zebrafischen durch.
Sie begannen damit, Nematoden mit einer einzigen Kopie eines mutierten Act-5-Gens zu züchten – jeder hatte auch eine funktionelle Kopie. Frühere Untersuchungen hatten gezeigt, dass act-5 die Proteinexpression des act-3-Gens vorantreibt. Die Forscher veränderten das Gen, um das Protein rot fluoreszierend zu machen, damit es in Tests leicht sichtbar ist. Die Forscher entschieden sich für die Untersuchung von Akt-3, da es normalerweise nur im Pharynx exprimiert wird. Aber wenn es ein mutiertes act-5-Gen gab, wurde das Protein im Darm exprimiert.
Tests zeigten, dass der Darm der Nachkommen auch mit rotem Protein aufleuchtete, obwohl sie keine mutierten Act-5-Gene hatten, ein Beispiel für transkriptionelle Anpassung. Die Forscher fanden auch heraus, dass die rote Darmeigenschaft bis zu sechs Generationen anhielt. Die Forscher wiederholten dann ungefähr dasselbe Experiment mit Zebrafischen, um herauszufinden, ob erbliche transkriptionelle Anpassung auch bei Wirbeltieren auftreten kann, und fanden ungefähr die gleichen Ergebnisse.
Die Forscher schlagen vor, dass Transkriptommerkmale sowohl von Mutationen stammen können, die von ihren Eltern geerbt wurden, als auch von solchen, die nicht vererbt werden.
Mehr Informationen:
Zhen Jiang et al., Elterliche Mutationen beeinflussen Wildtyp-Nachkommen über transkriptionelle Anpassung, Wissenschaftliche Fortschritte (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abj2029
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