211service.com
Worm-nakomelingen erven een lange levensduur, zelfs zonder de genen
De kleine in de bodem levende wormen C. elegans , wanneer ze mutaties krijgen waardoor ze langer leven, die eigenschap doorgeven, zelfs als hun nageslacht de levensverlengende mutaties niet erven. De bevindingen, vandaag online gepubliceerd in Natuur , presenteren een moderne versie van Lamarckiaanse overerving, waarin verworven kenmerken kunnen worden doorgegeven aan nakomelingen zonder veranderingen in de genetische code.
Tekenen van Methusalem: Gloeiende gebieden vertonen chemische markeringen op het genoom van C. elegans identiek aan die in voorouders met mutaties die de levensduur verlengen, ook al mist deze afstammeling de mutatie.
Hoewel er nog veel meer onderzoek moet worden gedaan, roept de nieuwe studie de verleidelijke mogelijkheid op dat als oma caloriebeperking zou toepassen - wat de expressie van genen die de levensduur verbeteren - beïnvloedt, haar nakomelingen hiervan de vruchten zouden kunnen plukken.
De overerving vindt plaats via epigenetica: veranderingen niet in de coderende sequentie van DNA (die alomtegenwoordige A's, T's, C's en G's) maar in chemische veranderingen die beïnvloeden of genen tot expressie worden gebracht. Een dergelijke verandering omvat histonen, eiwitten die fungeren als spoelen voor de lange DNA-strengen van een cel. Enkele van de bekendste genen voor een lang leven, die behoren tot de Sir2-familie, maken eiwitten die histonen veranderen.
Afgelopen jaar, Anne Brunet van Stanford en collega's meldden dat een ander eiwitcomplex, ASH-2 genaamd, ook histonen verandert in C. elegans , herconfigureren van het histon-DNA-complex in een open toestand die genexpressie bevordert. Tekorten in ASH-2 verlengen de levensduur van de worm met maar liefst 30 procent.
Brunet zegt dat dit waarschijnlijk is omdat, zonder dit eiwit, het DNA zich in een gesloten configuratie bevindt en minder toegankelijk is voor de cellulaire machinerie die ervoor zorgt dat genen tot expressie kunnen worden gebracht. Verouderende genen zijn mogelijk niet zo [sterk] tot expressie gebracht, wat de levensduur kan verlengen, zegt ze.
In het nieuwe werk, de afgestudeerde student van Brunet, Eric Greer , blokkeerden de drie belangrijkste eiwitten waaruit het ASH-2-complex bestaat door hun genen te muteren. Zoals verwacht leefden de wormen langer - meestal zeven extra dagen langer dan hun laboratoriumlevensduur van 20. Daarna fokte Greer de gemuteerde wormen met normale wormen totdat hun nakomelingen de mutaties niet meer hadden. Niettemin leefden de nakomelingen nog steeds langer, net als hun eigen nakomelingen: hoewel hun genen voor de belangrijkste eiwitten normaal waren, bleef een epigenetische herinnering aan een lang leven bestaan. Als gevolg hiervan werd hun DNA strak opgerold en werden hun vermoedelijke verouderingsgenen buitenspel gezet.
Transgenerationele epigenetische overerving is een gebied van veel controverse, zegt Emma Whitelaw, een wetenschapper aan de Universiteit van Adelaide, die niet betrokken was bij het onderzoek. Deze studie zal onderzoekers die met andere modelorganismen werken stimuleren om de notie van transgenerationele epigenetische overerving serieuzer te nemen.
Het is nog niet duidelijk hoe breed de bevindingen over de levensduur zullen gelden. Leuk vinden C. elegans , dieren van gist tot mens hebben een versie van ASH-2. Veel van het verouderingsonderzoek bij ongewervelde dieren moet echter nog worden gerepliceerd in complexere dieren.
Dit is niet de eerste keer dat wetenschappers hebben aangetoond dat een verworven eigenschap van generatie op generatie kan worden overgedragen, zoals Jean-Baptiste Lamarck twee eeuwen geleden poneerde. EEN 2003 studie toonde aan dat wanneer een vrouwelijke muis DNA-methylerend voedsel eet, dit de vachtkleur van haar nageslacht en andere eigenschappen beïnvloedt. EEN papier uit 2010 ontdekte dat wanneer mannelijke muizen vetrijke diëten aten, hun dochters dikker werden en ze diabetes type 2 kregen. Een ander papier uit 2010 ontdekte dat het veranderen van het cholesterolmetabolisme bij mannelijke muizen door middel van een dieet de cholesterol en lipiden van hun nakomelingen veranderde. In elk geval waren er geen DNA-mutaties bij betrokken - alleen een eigenschap die de ouder verwierf en doorgaf. Whitelaw noemt het een moleculair geheugen van de ervaring van de ouder.