Биологам из Университета Пенсильвании удалось воспроизвести эпигенетическое наследование реакций на стресс у мышей и показать, какие молекулы отвечают за его передачу от поколения к поколению. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Возможность передачи у животных некоторых приобретенных поведенческих особенностей, прежде всего реакции на стресс, ранее уже была неоднократно продемонстрирована до этой работы. Например, известно, что если мышей выращивать в условиях хронического стресса (например, часто переселять их из клетки в клетку или давать им постоянно ощущать запах хищника), то реакция на аналогичный стресс у их потомства будет сниженной.
В предыдущей статье этого же коллектива исследователей удалось показать, что такое эпигенетическое наследование стресса сопровождается накоплением нескольких видов микроРНК в сперме животных. МикроРНК — это род коротких некодирующих нуклеиновых кислот, которые могут присоединяться к матричным РНК (тем, которые считываются с генов и выступают как «рабочий чертеж» для синтеза белка) и блокировать их работу. Известно большое число генов, регуляция активности которых проводится именно по такому механизму. Однако само по себе наличие микроРНК в сперме стрессированых самцов нельзя было трактовать как свидетельство того, что они работают как «переносчики стресса», что именно они вызывают изменение поведения потомства. Это могло бы оказаться просто случайностью. В новой работе удалось показать именно причинно-следственную связь между этими явлениями.
Чтобы установить ее, биологи имитировали передачу стресса с помощью инъекций микроРНК в оплодотворенную яйцеклетку. В качестве контроля выступили яйцеклетки, в которые инъецировали просто раствор солей.
Оказалось, что введение чистых препаратов всего девяти найденных микроРНК точно воспроизводит фенотип потомства стрессированных самцов. У таких мышей наблюдаются те же самые отклонения в реакции на стресс, что и у потомства, полученного естественным путем (упрощая — животные становятся менее чувствительными к раздражителям). Изменения поведения сопровождаются изменениями в активности генов в клетках мозга, прежде всего в той его области, которая связывает нервную и гуморальную системы (гипоталамус-гипофиз-надпочечники). Более того, ученым удалось показать, что эти «стрессовые» микроРНК действуют на те матричные РНК самки, которые содержатся в цитоплазме яйцеклетки и управляют ее жизнью на самых ранних стадиях развития, до того, как «включается» отцовский геном. Среди этих матричных РНК удалось обнаружить гены важных регуляторных белков, про которые известно, что они могут перекраивать карту активности генома, глобально влияя на распределение активных и неактивных участков хроматина.
Александр Ершов