Rolul pe care îl au genele moștenite pe linie maternă în afecțiunile genetice

Dezvoltarea unui embrion este un șir de procese bine orchestrat, asigurând formarea și poziționarea corectă a organelor vitale ale organismului în creștere. La nivel molecular, aceste procese sunt controlate într-un mod precis prin pornirea sau dezactivarea unor factori specifici, cum ar fi genele sau proteinele. Orice erori în aceste procese ar putea duce la defecte fizice sau boli ale organismului nou-născut.

O echipă de oameni de știință de la Universitatea Națională din Singapore – NUS, condusă de profesorul asistent Xue Shifeng de la Departamentul de Științe Biologice a descoperit o nouă modalitate de a interpreta bolile mendeliane nerezolvate – boli moștenite de la oricare dintre părinți din cauza mutațiilor genetice în ovul în curs de dezvoltare sau spermatozoizi – prin studierea moștenirii unei proteine ​​cunoscute sub numele de SMCHD1, care este codificată de gena SMCHD1.

Mutațiile genei SMCHD1 pot provoca boli precum distrofia musculară facioscapulohumeral – FSHD – care este o afecțiune degenerativă musculară și sindromul microftalmiei Bosma Arhinia – BAMS care provoacă anomalii ale nasului și ochilor. Cercetătorii au descoperit că SMCHD1 de la mame controlează expresia unui grup de gene la descendenți, cunoscut sub numele de gene HOX, care determină poziția părților corpului într-un embrion de-a lungul axei de la cap la coadă.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că inactivarea SMCHD1 la femelele de pește zebră are ca rezultat modificări ale expresiei genei HOX, ducând la defecte ale scheletului la descendenții lor. Studiul condus de cercetătorii NUS, în colaborare cu A*STAR, Yale-NUS și Universitatea Aix-Marseille, a fost publicat în Nature Communications pe 23 iunie 2022.

Moștenirea genelor pe linie maternă și defectele structurale

La mamifere, SMCHD1 joacă un rol cheie în inactivarea X la femele, un proces în care una dintre copiile cromozomului X este selectată aleatoriu și dezactivată. Acest lucru face dificilă studierea rolului genei SMCHD1 moștenite de la mame, deoarece inactivarea genei SMCHD1 este letală pentru mamiferele femele.

Echipa de cercetare a decis să folosească peștele zebră, o vertebrată folosită în mod obișnuit ca organism model în cercetarea biomedicală, pentru a evita această problemă. Peștele zebră nu are inactivarea X, permițând echipei să studieze rolul genei SMCHD1 moștenite de la mame. Cercetătorii au inactivat gena SMCHD1 la peștele zebră pentru a studia modul în care aceasta va afecta expresia genelor și dezvoltarea structurală la descendenți, indică Phys.

Oamenii de știință de la NUS au observat că proteina SMCHD1 este plasată în ou de către mamă. Inactivarea genei SMCHD1 la femelele de pește-zebră a provocat modificări ale expresiei genei HOX în ouăle lor fertilizate. Genele HOX joacă un rol important în asigurarea tiparelor și identităților specifice diferitelor părți ale corpului la copil. Pierderea genei SMCHD1 a dus la activarea prematură a genelor HOX, ducând la defecte de modelare a scheletului la descendenții de pește zebra.

Interpretarea afecțiunilor genetice nerezolvate

Profesorul Xue și echipa ei au demonstrat un nou concept conform căruia produsele genetice, cum ar fi proteinele din oul mamei, pot controla expresia genelor care apar în embrionul în curs de dezvoltare. Factorii care controlează expresia pe care o au genele produse de mamă în ovulul în curs de dezvoltare pot crea condițiile pentru activarea corectă a genei după ce ovulul este fertilizat cu un spermatozoid. Prin studii de laborator suplimentare, echipa a descoperit că același principiu se aplică și mamiferelor.

Rezultatele studiului ar putea schimba modul în care sunt interpretate bolile mendeliane nerezolvate. Pe baza acestui studiu, unele anomalii genetice la părinți s-ar putea manifesta la copiii lor, deschizând posibilități de explicare a malformațiilor congenitale observate la copii prin examinarea structurii genetice a părinților.

„Când ne gândim la bolile genetice, de obicei ne gândim că o mutație la pacient a cauzat boala. În studiul nostru, am descoperit că, folosind peștele zebră, anomaliile la descendenți nu sunt cauzate de o mutație genetică la individ, ci la mama acestuia. Acest lucru va schimba modul în care gândim despre bolile moștenite nerezolvate”, a spus profesorul Xue.

Perspective viitoare de cercetare

În urma studiului lor actual, cercetătorii speră să continue să exploreze modul în care, la nivel molecular, genele materne controlează expresia genelor embrionare după naștere.

„Vrem să înțelegem, din punct de vedere molecular, ce semne lasă gena maternă SMCHD1 pe genomul descendenților care va afecta embrionul.”

„De asemenea, suntem interesați să studiem proteina SMCHD1, mutațiile acesteia care sunt implicate în diferite boli, precum și modul în care funcționează”, a mai spus Xue.

Vă mai recomandăm și:

O nouă tehnică de editare genetică ar putea rezolva o problemă cu stridiile de cultură

O descoperire rară. Cum ar putea determina o mutație genetică o inteligență mai mare?

Există o legătură genetică între riscul de schizofrenie și suprafața creierului?

O mutație genetică veche de 5.000 de ani afectează și acum generații întregi