Нарушение репликации ДНК может вызывать эпигенетические изменения, наследуемые в течение нескольких поколений

Нарушение процесса копирования ДНК во время деления клетки — известный признак рака и фактор геномной нестабильности. Ученые из Центра геномной регуляции (CRG) в сотрудничестве с Институтом исследования лейкемии им. Жозепа Каррераса (IJC) и Институтом исследований в области здравоохранения Germans Trias i Pujol (IGTP) обнаружили, что нарушенная репликация ДНК также может вызывать масштабные эпигенетические изменения.

Исследование, проведенное на червях Caenorhabditis elegans, показало, что эти изменения затрагивают весь геном, устанавливают новые состояния экспрессии генов и могут наследоваться до пяти поколений. Это пример трансгенерационного наследования эпигенетических изменений: два индивидуума могут различаться по экспрессии генов только из-за стресса, пережитого их предками.

Механизм изменений

Ученые под руководством профессора Бена Ленера выявили механизм, лежащий в основе этих изменений. В клетках существуют ДНК-белковые комплексы — гетерохроматин, которые "заглушают" гены, не позволяя им активироваться в неподходящее время.

• Изначально исследователи заметили, что искусственно вставленный в геном червя и обычно "заглушенный" ген активировался у особей с мутациями в белках, участвующих в копировании ДНК.
• Оказалось, что это вызвано потерей гетерохроматина, и другие гены, также "заглушенные" им, тоже активировались.
• Неожиданно, ген оставался неадекватно активным в течение пяти поколений у животных, которые сами не несли мутацию в репликации ДНК, но имели предков с такой мутацией.

Значение открытия

"Наши результаты показывают, что нарушение репликации ДНК вызывает не только генетические изменения, но и эпигенетические изменения в масштабе всего генома, которые могут стабильно наследоваться", — говорит Бен Ленер.

Ранее эта же группа ученых сообщала, что некоторые изменения экспрессии генов, вызванные температурой, также могут наследоваться между поколениями. Это исследование меняет взгляд на влияние репликационного стресса во время развития опухолей и эмбриогенеза, а также на межпоколенческое наследование.