تحول هیجان انگیز اخیر در تحقیقات ژنتیک انسان توانایی انجام مطالعات سیستماتیک در مقیاس بزرگ تنوع ژنتیکی در هزاران نفر بوده است. این مطالعات مرتبط با ژنوم (GWAS) موجب تحول در درک ما از بسیاری از بیماری های پیچیده مختلف شده است.

اما با وجود این پیشرفتها، ما هنوز قادر به توضیح دادن یک قسمت کوچکی از وراثت پذیری بسیاری از شرایط سلامتی هستیم. در یک مطالعه که آزمایشگاه من است فقط در علوم منتشر شده است، نشان می دهد که ویژگی های فردی می تواند به شدت تحت تاثیر تنوع ژنتیکی در بخش غیر منتظره ژنوم قرار گیرد که در مطالعات قبلی نادیده گرفته شده است.

عوامل محیطی که در کنار تعیین ژنتیک در تعیین ویژگیهای شخص نقش دارند نیز در رحم وجود دارد. هنگامی که فرزندان در رحم هستند، آنچه که مادرانشان از لحاظ زیست محیطی (از جمله رژیم غذایی، استرس، سیگار کشیدن) تجربه می کنند، بالقوه می تواند بر ویژگی های فرزند تاثیر بگذارد. این "برنامه ریزی توسعه" به عنوان یکی از بزرگترین کمک کننده ها به اپیدمی چاقی امروز دیده می شود.

یک بازیکن کلیدی در این فرآیند، epigenetics است. Epigenetics اصلاحاتی است که خارج از ژنوم می نشیند و تعیین می کند که کدام بیت از DNA برای فعال شدن یا غیرفعال شدن. یکی از این اصلاحات شامل برچسب گذاری DNA با ترکیبات به نام گروه های متیل است. گروه های متیل تعیین می کنند که آیا ژن ها بیان می شوند یا خاموش می شوند. سلول های کبدی و سلول های کلیه به طور ژنتیکی از نظر علائم اپی ژنتیک آنها یکسان هستند. پیشنهاد شده است که در پاسخ به یک محیط ضعیف در رحم، نمایه اپی ژنتیکی فرزند تغییر خواهد کرد.

در مطالعه ما، فرزندان ما موش های حامله را با یک پروتئین کم پروتئین (پروتئین 8 پروتئین) و یک رژیم غذایی معمول (پروتئین 20٪) مقایسه کردیم. پس از برداشتن آنها، همه فرزندان یک رژیم غذایی معمولی دریافت کردند. سپس ما در مورد تفاوت در متلاشی شدن DNA فرزند، با مقایسه آن موش هایی که مادران دارای رژیم کم پروتئین برای کسانی که مادران دارای رژیم غذایی معمولی بودند، بررسی شد.

به جای اشتباه نگاه کن

در ابتدا هیچ چیزی را پیدا نکردیم، به طوری که یک شگفتی بزرگ بود، اما بعد به داده های ریبوزوم DNA (rDNA) نگاه کردیم و تفاوت های زیادی را مشاهده کردیم. DNA ریبوزومی ماده ژنتیکی است که ریبوزوم ها را تشکیل می دهد - دستگاه های ساخت پروتئین در داخل سلول.

هنگامی که سلولها تحت فشار قرار می گیرند - مثلا وقتی سطح مواد مغذی کم است - آنها تولید پروتئین را به عنوان یک استراتژی زنده ماندن تغییر می دهند. در موش هایی که مادرانشان رژیم کم پروتئین تغذیه می کردند، ما متوجه شدیم که آنها دارای rDNA متیل شده اند. این کاهش بیان rDNA خود را منجر شد و به فرزندان کوچکتر منجر شد - تا آنجا که 25٪ سبکتر است.

این اثرات اپی ژنتیک در یک پنجره رشد حیاتی رخ می دهد در حالی که فرزند در رحم است اما یک اثر دائمی است که در بزرگسالی باقی می ماند. بنابراین رژیم کم پروتئین مادر در دوران بارداری ممکن است پیامد شدیدتری نسبت به وضعیت اپی ژنتیک فرزند و وزن خود نسبت به رژیم غذایی پس از پس از برداشتن آن داشته باشد.

وقتی که ما در دنباله ژنتیک اولیه ردکا نگاه کردیم، فراتر از نشانگرهای اپی ژنتیکی نگاه کردیم، ما یک شگفتی بزرگتر پیدا کردیم. حتی اگر همه موشها در این تحقیق به طور ژنتیکی یکسان بودند، ما متوجه شدیم که rDNA بین موش های جداگانه ژنتیکی نیست و حتی در یک موش انسانی، نسخه های مختلف rDNA ژنتیکی بودند. بنابراین تغییرات زیادی در rDNA وجود دارد که همچنین نقش مهمی در تعیین ویژگی های فرزندان بازی می کند.

در هر ژنوم داده شده، نسخه های زیادی از rDNA وجود دارد و ما متوجه شدیم که تمام نسخه های rDNA نه تنها به صورت اپی ژنتیکی پاسخ داده می شوند. تنها یک نوع rDNA - "A-variant" - ظاهرا متیلاسیون را تحت تاثیر قرار داده و وزن آن را تحت تاثیر قرار می دهد. این بدان معنی است که پاسخ اپیژنتیک یک موش داده شده توسط تنوع ژنتیکی rDNA آنها تعیین می شود - کسانی که RDNA بیشتری دارند، در نهایت کوچکتر می شوند.

وراثت پذيري (چقدر خطر ابتلا به بيماري توسط عوامل ژنتيکي توضيح داده شده است) ديابت نوع 2 در مطالعات مختلف بين 25٪ و 80٪ محاسبه شده است. با این حال، فقط در مورد 20٪ از وراثت از نوع نوع 2 دیابت است که توسط مطالعات ژنوم در افراد مبتلا به این بیماری توضیح داده شده است.

این واقعیت که تنوع ژنتیکی DNA ریبوزوم به نظر می رسد چنین نفوذ قوی نشان می دهد که GWAS ها در انسان می تواند یک بخش کلیدی از پازل را از دست بدهند، زیرا تا کنون آنها فقط به قسمت تک تک ژنوم مردم نگاه کرده اند. تجزیه و تحلیل ژنتیکی و اپی ژنتیک rDNA در انسان می تواند بینش های بسیار مهمی را در مورد انواع بیماری های انسان انجام دهد.

درباره نویسنده

ورشمان راکیان، استاد اپي ژنتيك، ملکه مری دانشگاه لندن

این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد گفتگو. دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های مرتبط

at InnerSelf Market و آمازون