علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Discovery identifies non-DNA mechanism involved in transmitting paternal experience to offspring
(Provided by McGill University – بواسطة: جامعة ماك غيل)
ملخص المقالة:
كان المفهوم أن الحمض النووي للوالد هو المحدد الرئيسي للصحة والمرض في النسل، ويحدث هذا من خلال العلامات الكيميائية الحيوية الموروثة المرتبطة بالحمض النووي والبروتينات التي تربطه بالـ “إيبيجينوم”. وحددت دراسة جديدة من جامعة “ماك غيل”، كيفية نقل المعلومات البيئية عن طريق جزيئات من غير الحمض النووي في الحيوانات المنوية. ويمثل هذا الاكتشاف تحولًا كبيرا، ويعزز الفهم العلمي لوراثة تجارب الحياة الأبوية ويحتمل أن يفتح طرقًا جديدة لدراسة انتقال المرض والوقاية منه، وسيؤدي إلى صحة الأطفال والبالغين.
( المقالة )
من المفهوم – منذ فترة طويلة – أن الحمض النووي للوالد هو المحدد الرئيسي للصحة والمرض في النسل. ومع ذلك، فإن الوراثة عبر الحمض النووي ليست سوى جزء من القصة؛ ارتبط نمط حياة الأب مثل النظام الغذائي وزيادة الوزن ومستويات التوتر بالعواقب الصحية لنسله. ويحدث هذا من خلال العلامات الكيميائية الحيوية الموروثة المرتبطة بالحمض النووي والبروتينات التي تربطه بالـ “إيبيجينوم” [١]. ولكن كيف يتم نقل المعلومات عند الإخصاب جنبًا إلى جنب مع الآليات والجزيئات الدقيقة في الحيوانات المنوية التي تشارك في هذه العملية لم تكن واضحة حتى الآن.
وحققت دراسة جديدة من جامعة “ماك غيل” ، نشرت مؤخرًا في نشرة “الخلية المتطورة (Developmental Cell)”، تقدمًا كبيرًا في هذا المجال من خلال تحديد كيفية نقل المعلومات البيئية عن طريق جزيئات من غير الحمض النووي في الحيوانات المنوية. إنه اكتشاف يعزز الفهم العلمي لوراثة تجارب الحياة الأبوية ويحتمل أن يفتح طرقًا جديدة لدراسة انتقال المرض والوقاية منه.
نقلة نوعية في فهم الوراثة
“الاختراق الكبير في هذه الدراسة هو أنها حددت وسيلة غير قائمة على الحمض النووي والتي من خلالها تتذكر الحيوانات المنوية بيئة الأب (النظام الغذائي) وتنقل هذه المعلومات إلى الجنين” ، كما تقول الدكتورة سارة كيمينز المؤلفة الرئيسية في الدراسة ورئيس قسم البحث الكندي في علم التخلق والتكاثر والتنمية. وتستند الورقة العلمية إلى 15 عامًا من البحث من مجموعتها. وتضيف: “إنه أمر رائع، لأنه يمثل تحولًا كبيرًا مما هو معروف عن التوريث والمرض من كونه قائمًا على الحمض النووي فقط، إلى واحد يتضمن الآن بروتينات الحيوانات المنوية. وتفتح هذه الدراسة الباب أمام إمكانية أن المفتاح لفهم ومنع بعض الأمراض يمكن ان تشمل البروتينات في الحيوانات المنوية”.
وتابعت المؤلفة الأولى للورقة العلمية، مرشحة الدكتوراه، آريان ليسمر: “عندما بدأنا في رؤية النتائج لأول مرة، كان الأمر مثيرًا، لأنه لم يتمكن أحد من تتبع كيفية انتقال هذه التوقيعات البيئية القابلة للتوريث من الحيوانات المنوية إلى الجنين من قبل. لقد كان مجزيًا بشكل خاص لأنه كان من الصعب جدًا العمل على المستوى الجزيئي للجنين، فقط لأن لديك عددًا قليلاً جدًا من الخلايا المتاحة للتحليل اللاجينومي. وبفضل التكنولوجيا الجديدة والأدوات اللاجينية فقط، تمكنا من الوصول إلى هذه النتائج”.
التغييرات في بروتينات الحيوانات المنوية تؤثر على النسل
لتحديد كيفية انتقال المعلومات التي تؤثر على التطور إلى الأجنة، تلاعب الباحثون بإيبيجينوم الحيوانات المنوية عن طريق إطعام ذكور الفئران بنظام غذائي ينقصه حمض الفوليك، ثم تتبع التأثيرات على مجموعات معينة من الجزيئات في البروتينات المرتبطة بالحمض النووي.
ووجدوا أن التغييرات التي يسببها النظام الغذائي لمجموعة معينة من الجزيئات (مجموعات الميثيل) ، المرتبطة ببروتينات الهيستون (والتي تعتبر بالغة الأهمية في تعبئة الحمض النووي في الخلايا) ، أدت إلى تغييرات في التعبير الجيني في الأجنة وتشوهات خلقية في العمود الفقري والجمجمة. واللافت للنظر هو أن التغييرات التي طرأت على مجموعات الميثيل على الهستونات في الحيوانات المنوية تنتقل عند الإخصاب وتبقى في الجنين النامي.
وتضيف البروفيسور كيمينز: “ستكون خطواتنا التالية هي تحديد ما إذا كان يمكن إصلاح هذه التغييرات الضارة التي تحدث في بروتينات الحيوانات المنوية (هيستونات). لدينا عمل جديد مثير يشير إلى أن هذا هو الحال بالفعل. والأمل الذي يقدمه هذا العمل هو أنه من خلال توسيع فهمنا لما هو موروث إلى ما بعد الحمض النووي فقط ، هناك الآن طرق جديدة محتملة للوقاية من الأمراض والتي ستؤدي إلى صحة الأطفال والبالغين”.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://phys.org/news/2021-03-discovery-non-dna-mechanism-involved-transmitting.html
لمزيد من المعلومات: ارياين ليسمر وآخرون، Histone H3 lysine 4 trimethylation in sperm is transmitted to the embryo and associated with diet-induced phenotypes in the offspring, Developmental Cell (2021). DOI: 10.1016/j.devcel.2021.01.014
الهوامش:
[١] يتكون الإيبيجينوم من سجل للتغيرات الكيميائية التي تطرأ على الحمض النووي والبروتينات الهيستونية للكائن الحي. ويمكن أن تنتقل هذه التغييرات إلى نسل الكائن الحي عبر الوراثة اللاجينية عبر الأجيال. كما يمكن أن تؤدي التغييرات في الجينوم إلى تغييرات في بنية الكروماتين وتغييرات في وظيفة الجينوم. ويشارك الإبيجينوم في تنظيم التعبير الجيني، والتنمية، وتمايز الأنسجة، وقمع العناصر القابلة للنقل. وعلى عكس الجينوم الأساسي، الذي يظل ثابتًا الى حد كبير داخل الفرد، يمكن تغيير الإيبيجينوم ديناميكيًا من خلال الظروف البيئية. ويكيبيديا