Відсутність материнської турботи пробуджує в геномі «стрибаючу ДНК».
Ми часто чуємо про те, який великий вплив мають на нас дитячі враження. І вплив це може бути навіть глибше, ніж ми собі уявляємо - як показали дослідники з Інституту Солка, поведінка матері впливає на стан геному у її дітей.
Спочатку Трейсі Бедросян (Tracy Bedrosian) і її колеги вивчали зв'язок між стресом і активністю ретротранспозонів. Нагадаємо, що транспозонами називають специфічні послідовності в ДНК, які можуть копіювати самі себе в нові ділянки геному; тому їх ще звуть мобільними генетичними елементами або «стрибаючою ДНК».
У них є кілька різновидів, що відрізняються за молекулярними механізмами самокопіювання, і ретротранспозони - один з таких різновидів. Транспозон може ніяк не позначатися на самопочутті клітини, якщо він копіює себе в ті зони ДНК, які нічого не кодують. Але якщо він вторгнеться в кодуючу послідовність, то ген, швидше за все, перестане працювати, як треба, і у клітини можуть початися великі неприємності.
Передбачалося, що активність транспозонів, їх готовність перестрибувати в нові місця, може залежати від стресу, і що материнський стрес може таким чином впливати на активність транспозонів дитинчат, поки вони знаходяться ще в утробі матері. В експериментах вагітних мишей саджали в різні клітини, або дуже тісні і мізерно обставлені, де жити було неприємно, або в просторі і з купою іграшок, жити в яких було одне задоволення. У мишат транспозони - точніше, один з них, ретротранспозон LINE-1 (L1) - дійсно вели себе по-різному, у одних в геномі з'являлося більше копій L1, у інших менше. Але незабаром дослідники помітили, що активність транспозонів залежить не тільки від того, як сильно миша-мати нервувала під час вагітності.
Подальші спостереження показали, що один з факторів активності мобільних елементів - це те, скільки уваги мати приділяла новонародженим дитинчатам. Якщо миша часто вилизувала і чистила мишат і взагалі багато з ними носилася, то у них в нейронах гіпокампа (одному з головних центрів пам'яті) копій транспозонів виявлялося менше в порівнянні з тими, про кого піклувалися не так сильно.
В інших клітинах і органах - наприклад, у нейронах лобної кори і клітинах серця - різниці в транспозонах не було, тобто різницю в турботі відчував тільки гіпокамп. Спадковість була ні при чому: по-перше, у мишей-батьків теж вважали копії транспозону L1, і цих копій у них було приблизно порівну, а по-друге, якщо мишат передавали прийомній матері, то все одно все залежало від того, як вона про них піклувалася.
Ретротранспозони, які копіюють себе через РНК-стадію: на ДНК синтезується кілька РНК-копій мобільного елемента, з яких потім, як з шаблону, відбувається «вчитування» ДНК-копій в інші ділянки геному. Тобто активність такого транспозону залежить від того, наскільки він відкритий, наскільки він доступний для білків, які синтезують РНК. У статті в Science сказано, що в геномі мишат, про які мало дбали, була характерна особливість: та ділянка ДНК перед ретротранспозоном L1, з якою повинні зв'язуватися синтезуючі РНК білки, була для них легко доступна.
Зазвичай клітини намагаються вимкнути транспозони за допомогою особливого епігенетичного механізму регуляції генетичної активності: ферменти ДНК-метилтрансферази навішують на ДНК метильні групи, і з таким метильованим фрагментом вже не можуть зв'язатися ті самі білкові РНК-синтезуючі машини; в результаті ген (будь то транспозон або якийсь ще) засипає. Але у мишат, обділених ласкою, метилуючого ферменту в клітинах було мало, епігенетичний контроль слабшав і транспозон прокидався.
Як саме материнська турбота може впливати на активність епігенетичних ферментів, поки неясно, хоча автори роботи вважають, що тут вся справа в дотиках: мати гладить і вилизує дитинчат, і сенсорні сигнали зі шкіри якось перетворюються на молекулярні сигнали.
Інше, не менш цікаве питання: чи позначається така підвищена активність транспозонів на самих мишах? Як розвиваються їхні когнітивні здібності (згадаймо, що транспозони активні в гіпокампі - центрі пам'яті)? Чи це впливає на їхню поведінку? Можливо, якраз частково завдяки транспозонам у недбайливих батьків виходять діти «з дивацтвами»; втім, перш ніж висувати такі сильні гіпотези, потрібно все-таки дочекатися тут нових експериментів.