Η έρευνα στον διαφανή νηματώδη (τύπος σκουληκιών) «C. elegans», ή αλλιώς «Καινοραβδίτης ο κομψός», έδειξε ότι οι αλλαγές που σχετίζονται με τη μακροβιότητα στα λυσοσώματα μπορούν να μεταβιβαστούν από τους γονείς στους απογόνους.
H νέα μελέτη έδειξε πως, οι διαφανείς νηματώδεις C. elegans, μπορούν να μεταβιβάσουν τα χαρακτηριστικά που καθορίζουν το προσδόκιμο της ζωής ανά τις γενιές, μέσω επιγενετικής κληρονομικότητας που βασίζεται στην ιστόνη, αναθεωρώντας την κατανόησή μας για τη μεταβίβαση των μη γενετικών πληροφοριών.
Στο εργαστήριο Wang, τα σκουλήκια ζουν πολλά χρόνια. Η επικεφαλής της Ομάδας Ανώτερου Επιπέδου του Ερευνητικού Κέντρου HHMI Janelia, Meng Wang, και η ομάδα της μελετούν τη μακροζωία.
Έχουν δείξει ότι με την υπερέκφραση ενός ενζύμου στα λυσοσώματα του σκουληκιού C. elegans, μπορούν να επεκτείνουν τη ζωή του έως και 60%. Η ομάδα ανακάλυψε το εντυπωσιακό στοιχείο πως, οι απόγονοι των σκουληκιών χωρίς τη συγκεκριμένη γενετική τροποποίηση, ζούσαν περισσότερο από το φυσιολογικό.
Όταν διασταύρωσαν τα μακρόβια σκουλήκια με τα «άγριου τύπου» σκουλήκια που δεν εξέφραζαν το ένζυμο -μια συνηθισμένη διαδικασία εργαστηρίου για την εξάλειψη κάθε γενετικής τροποποίησης- διαπίστωσαν πως, οι απόγονοί τους ζούσαν επίσης περισσότερο από τα φυσιολογικά σκουλήκια.
Με κάποιον τρόπο, οι δείκτες μακροζωίας μεταφέρονταν από γενιά σε γενιά, ακόμη και για τέσσερις γενιές.
Πώς μεταφέρονται οι πληροφορίες της μακροζωίας
Στην νέα μελέτη, η Wang και η ομάδα της, αποκάλυψαν πώς αλλαγές στα λυσοσώματα του σκουληκιού που προάγουν την μακροζωία, μεταφέρονται από τα κύτταρα του σώματος στα αναπαραγωγικά του κύτταρα μέσω των ιστόνων – πρωτεΐνες που παίζουν καθοριστικό ρόλο στην οργάνωση και τη ρύθμιση του DNA.
Στα αναπαραγωγικά κύτταρα αυτοί οι «αγγελιοφόροι» των ιστόνων, προκαλούν τροποποιήσεις στο επιγονιδίωμα το σκουληκιού – τη συλλογή των χημικών πληροφοριών που ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων – επιτρέποντας στις αλλαγές των λυσοσωμάτων να μεταδίδονται από γενιά σε γενιά χωρίς να αλλάζει το υποκείμενο DNA.
Τα αποτελέσματα έχουν βαθιές επιπτώσεις πέρα από την μακροζωία.
Οι επιγενετικές τροποποιήσεις μπορούν να βοηθήσουν τους οργανισμούς να αντιμετωπίσουν διαφόρων ειδών περιβαλλοντικές πιέσεις, από διατροφικές αλλαγές έως την έκθεση σε ρυπογόνους παράγοντες και ψυχολογικό στρες, ενώ η νέα εργασία δείχνει πώς τα πλεονεκτήματα αυτά θα μπορούσαν να μεταφέρονται από τους γονείς στους απογόνους τους.
«Θεωρούμε πάντα πως, η κληρονομικότητα είναι στον πυρήνα, στο εσωτερικό του κυττάρου, αλλά τώρα δείχνουμε πως, η ιστόνη μπορεί να μεταφερθεί από ένα σημείο σε κάποιο άλλο και, αν η ιστόνη αυτή, φέρει κάποια τροποποίηση, αυτό συνεπάγεται ότι θα μεταφερθεί η επιγενετική πληροφορία από το ένα κύτταρο στο άλλο», πληροφορεί η Wang.
«Προσφέρει έναν μηχανισμό για την κατανόηση του διαγενεακού φαινομένου».
Αποκαλύπτοντας την κληρονομικότητα
Οι ερευνητές ανακάλυψαν πως, ένα είδος τροποποίησης της ιστόνης -ένα είδος επιγενετικής αλλαγής- ήταν αυξημένη σε μακρόβια σκουλήκια σε σύγκριση με εκείνων που ζούσαν μέσα στο αναμενόμενο προσδόκιμο.
Ήθελαν να διαπιστώσουν πώς σχετίζεται η μετατροπή αυτή με τις λυσοσωμικές αλλαγές που προάγουν την μακροζωία.
Αξιοποιώντας έναν συνδυασμό γενετικών εργαλείων, τεχνολογίες μεταγραφικής και απεικόνιση, ανακάλυψαν πως, οι αλλαγές στον λυσοσωμικό μεταβολισμό επηρέαζαν την μακροζωία των σκουληκιών, ενεργοποιώντας μια αλληλουχία διεργασιών στο εσωτερικό του κυττάρου.
Οι ενέργειες αυτές, πυροδοτούν αύξηση σε μια συγκεκριμένη παραλλαγή ιστόνης, η οποία μεταφέρεται από τους σωματικούς ιστούς του σκουληκιού στη γεννητική σειρά ή τα αναπαραγωγικά κύτταρα, μέσω πρωτεϊνών που μεταφέρουν θρεπτικά συστατικά στα αναπτυσσόμενα αυγά.
Στη γεννητική σειρά η ιστόνη τροποποιείται, επιτρέποντας στις πληροφορίες του λυσοσώματος να εισέρχεται στη βλαστική γραμμή και να περνά από τον γονιό στο παιδί.
Η ενεργοποίηση του μηχανισμού της μακροζωίας
Οι ερευνητές δείχνουν ότι αυτός ο τρόπος ενεργοποιείται μέσω της νηστείας, η οποία προκαλεί μεταβολή στον λυσoσωμικό μεταβολισμό – δημιουργώντας τον συσχετισμό από το φυσιολογικό φαινόμενο έως τις αλλαγές της βλαστικής σειράς.
Η νέα μελέτη, εμπλουτίζει τα αυξανόμενα στοιχεία που μαρτυρούν ότι τα λυσοσώματα, τα οποία άλλοτε θεωρούταν πως ενεργούν ως το κέντρο ανακύκλωσης του οργανισμού, λειτουργούν και ως κέντρο σηματοδότησης για τον έλεγχο διαφορετικών διεργασιών στο κύτταρο και τώρα, φαίνεται ότι επηρεάζουν γενιές.
Αποκαλύπτει επίσης έναν νέο μηχανισμό μεταφοράς πληροφοριών από τα σωματικά κύτταρα στη βλαστική σειρά μέσω των ιστόνων, κάτι που βοηθά να εξηγηθεί πώς κληρονομούνται άλλου τύπου έμφυτες πληροφορίες στα παιδιά από τους γονείς.
Προσφέροντας τον μηχανισμό για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίον οι περιβαλλοντικές αλλαγές στα σωματικά κύτταρα μεταβιβάζονται μέσω της γεννητικής σειράς, η νέα μελέτη, μπορεί να οδηγήσει τους ερευνητές σε καλύτερη κατανόηση των διαγενεακών αποτελεσμάτων που έχουν παρατηρηθεί προηγουμένως, όπως για παράδειγμα, το πώς η κακή διατροφή επηρεάζει τους απογόνους.
«Τώρα αποδεικνύουμε ότι το σώμα και η γενετική γραμμή μπορούν να συνδεθούν μέσω της ιστόνης και να μεταφέρουν σημαντικές γενετικές πληροφορίες για γενιές», εξηγεί η Wang.
