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对母亲的压力会影响后代的生物学

导读 母亲对压力的反应甚至会影响她的孙子孙女。爱荷华大学的生物学家发现,受到热应激的蛔虫母亲在某些条件下并通过修改其基因,将这种应激暴露

母亲对压力的反应甚至会影响她的孙子孙女。

爱荷华大学的生物学家发现,受到热应激的蛔虫母亲在某些条件下并通过修改其基因,将这种应激暴露的遗产不仅传给了他们的后代,甚至传给了他们后代的孩子。

由生物学系和衰老心智与大脑计划副教授 Veena Prahlad 领导的研究人员研究了蛔虫母体在感觉到危险时的反应,例如温度变化,这可能对人体有害甚至致命。这个动物。在去年发表的一项研究中,生物学家发现母蛔虫在感觉到危险时会释放血清素。血清素从她的中枢神经系统传播来警告她未受精的卵子,可以这么说,警告信息储存在那里,然后在受孕后传递给后代。

这种遗传级联的例子比比皆是,即使在人类中也是如此。研究表明,1944 年至 1945 年荷兰受饥荒影响的孕妇,被称为荷兰饥饿冬天,所生的孩子成年后也受该事件影响——肥胖、糖尿病和精神分裂症的发病率高于平均水平.

在这项研究中,生物学家想找出压力暴露的记忆是如何储存在卵细胞中的。

“基因对过去的环境条件有'记忆',即使在这些条件发生变化之后,这些条件也会影响它们的表达,”普拉拉德解释说。“这种‘记忆’是如何建立的,以及它如何在受精、胚胎发生以及胚胎发育成成人后持续存在。这是因为在胚胎发生期间,大多数生物体通常会重置对基因所做的任何改变,因为基因过去的活动。”

普拉拉德和她的团队转向蛔虫,一种科学家经常研究的生物,寻找线索。他们将母蛔虫暴露于意想不到的压力下,发现压力记忆通过一种称为热休克转录因子或 HSF1 的蛋白质的作用在母体的卵子中根深蒂固。HSF1 蛋白存在于所有植物和动物中,会因温度、盐度和其他压力因素的变化而被激活。

研究小组发现 HSF1 招募另一种蛋白质,一种称为组蛋白 3 赖氨酸 9 (H3K9) 甲基转移酶的酶。后者通常在胚胎发生过程中起作用,使基因沉默并擦除其先前活动的记忆。

然而,普拉哈德的团队完全观察到了另一回事。

“我们发现 HSF1 与通常在胚胎发生过程中‘重置’基因表达记忆的机制合作,相反,建立了这种压力记忆,”普拉拉德说。

这些新沉默的基因之一编码胰岛素受体,它是人类糖尿病代谢变化的核心,当沉默时,会改变动物的生理机能、新陈代谢和压力恢复能力。因为这些沉默标记在后代中持续存在,他们的压力反应策略从依赖于对压力高度响应的能力的一种转变为依赖于降低压力反应性但提供长期保护免受压力环境的机制。

“我们发现更值得注意的是,如果母亲在短时间内承受压力,只有在子宫内承受这种压力的生殖细胞发育的后代才有这种记忆,”普拉拉德说。“这些后代的后代(母亲的孙子)已经失去了这种记忆。但是,如果母亲承受更长的压力,孙辈会保留这种记忆。不知何故,母亲压力暴露的‘剂量’记录在人口。”

研究人员计划进一步调查这些变化。HSF1 不仅是抗压所必需的,而且 HSF1 和沉默标记的水平升高也与癌症和转移有关。由于 HSF1 存在于许多生物体中,其新发现的与 H3K9 甲基转移酶相互作用以驱动基因沉默可能会产生更大的影响。

10 月 13 日在线发表在《分子细胞》杂志上的论文“热休克转录因子对胰岛素样信号通路进行基因书签编程” 。

来自爱荷华州的合著者包括来自生物学系和老化思维和大脑计划的 Srijit Das 和 Sehee Min。

美国国立卫生研究院资助了这项研究。

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