Зміни в батьківській ДНК позначаються на здоров'ї дітей, навіть якщо сама мутація дітям не передається.
Відомо, що схильність до онкологічних захворювань може передаватися з покоління в покоління. Злоякісні пухлини з'являються, коли деякі гени починають працювати не так, як треба, а працювати не так, як треба, ці гени часто починають через мутації - тобто через зміни в генетичних літерах, з яких складається ДНК. Мутація, з'явившись у статевих клітинах матері або батька, перейде до їхніх дітей; відповідно, ймовірність хвороби у дітей підвищиться порівняно з тим випадком, як якби мутації не було.
Однак схильність до раку може передаватися і без мутацій. Дослідники з Вайтхедовського інституту разом з колегами з інших наукових центрів США експериментували з мишами, у яких відключали ген Kdm6a - він кодує фермент, який займається хімічними модифікаціями гістонів. А гістони, як ми знаємо, це білки-пакувальники ДНК, і від гістонів багато в чому залежить, яка ділянка ДНК буде сильно упакована і тому неактивна, а яка, навпаки, буде доступна для зчитування генетичної інформації.
Робота самих гістонів залежить від хімічних модифікацій, зокрема, від метильних груп, які на них саджають і знімають різні ферменти. Kdm6a - якраз з ферментів, що знімають метилювання. Загалом така регуляція активності генів через упаковку ДНК називається епігенетичною: вона не зачіпає сам генетичний текст, тобто відбувається ніби поверх нього. (Варто уточнити, що епігенетичних механізмів регуляції є кілька, і модифікації гістонів - лише один з них.)
Ген Kdm6a знаходиться в Х-хромосомі. Його відключали так, щоб він не працював у клітинах, з яких виходять сперматозоїди. Далі самців з відключеним Kdm6a схрещували зі звичайними самками, і дивилися, що вийде з їхніми синами. Чому особлива увага була саме синам? Тому що у них ніякої мутації в Kdm6a не було: адже миші-хлопчики виходили, коли яйцеклітину (а всі яйцеклітини, про всяк випадок нагадаємо, містять одну Х-хромосому) запліднював сперматозоїд з Y-хромосомою; мутантний Kdm6a у самців був в інших сперматозоїдах, яким у процесі дозрівання дістався Х. Але вплив мутації було видно на гістонах у всіх сперматозоїдах - їх гістони були дуже сильно метильовані.
У статті в eLife говориться, що самці чоловічої статі в потомстві почали часто вмирати всього через рік після появи на світ. І пов'язано це було з великою кількістю пухлин, які у них почали рости. (Пухлини з'являлися і у звичайних мишей від звичайних батьків, але не в такій кількості і не так рано.) У другому поколінні (тобто у онуків самців з відключеним Kdm6a) пухлинний ефект проявлявся ще сильніше.
Порівнюючи модифікації гістонів, пов'язаних з різними ділянками ДНК, дослідники побачили, що у батьків з вимкненим Kdm6a і у їхніх дітей багато епігенетичних міток розподілені однаково. Більш того, зміни в епігенетичних мітках найсильніше стосувалися тих зон ДНК, де були гени, що впливають на появу і зростання пухлин. Сама мутація в Kdm6a, нагадаємо, від батьків до дітей не переходила, але зате у спадок переходили її наслідки - тобто можна сказати, що схильність до злоякісних пухлин передавалася без передачі мутації. Дійсно, епігенетичне налаштування генів перейшло у спадок від батьків до синів, і гени стали працювати на користь онкологічних хвороб.
Передача епігенетичних інструкцій у спадок зараз бурхливо досліджується. Не так давно вважалося, що у звірів батьківська «епігенетика» від батьків до нащадків не передається. Але, як було сказано вище, епігенетичних механізмів є кілька, і один з них ніби дійсно втрачає силу в дозріваючих статевих клітинах. Але є й інші механізми епігенетичної регуляції, які продовжують працювати і в статевих клітинах, і, мабуть, в зародку. Ми якось писали про те, що в сперматозоїдах залишаються особливі регуляторні РНК, які беруть участь в одному з епігенетичних механізмів, і що за допомогою таких РНК дітям може передаватися стрес батьків. Мабуть, і гістоновий механізм теж долає міжполонічний кордон.
Нові дані не особливо втішні, якщо згадати, наскільки легко можна втрутитися в ці епігенетичні механізми - тут можна згадати порівняно недавню новину, що і звичний нікотин впливає на ДНК через покоління. З іншого боку, зараз активно шукають ліки, які гальмували б на онкологічні процеси саме на епігенетичному рівні.