Es wurde festgestellt, dass das Protein der Mutter am genomischen Prägeprozess beteiligt ist

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Mütter prägen ihre Kinder in vielerlei Hinsicht – und australische Forscher haben herausgefunden, dass ein Protein namens SMCHD1 an diesem „Prägeprozess“ beteiligt ist.

SMCHD1 schaltet bestimmte Gene aus und verändert das Verhalten einer Zelle. Die neue Forschung hat gezeigt, dass bei der Befruchtung einer Eizelle (oder Eizelle) durch ein Sperma das SMCHD1 der Eizelle im sich entwickelnden Embryo verbleibt, mindestens 10 verschiedene Gene ausschaltet und die Entwicklung des Embryos beeinflusst – was möglicherweise lebenslange Auswirkungen haben könnte auf den Nachwuchs.

Die Forschung wurde in veröffentlicht eLife von einem WEHI-Team unter der Leitung von Frau Iromi Wanigasuriya, Dr. Quentin Gouil und Professor Marnie Blewitt in Zusammenarbeit mit Dr. Matthew Ritchie von WEHI, Dr. Heather Lee von der Universität Newcastle und Associate Professor Karla Hutt vom Monash Biomedicine Discovery Institute.

Auf einen Blick

  • Einige Gene haben unterschiedliche Expressionen, je nachdem, ob sie von der Mutter oder vom Vater geerbt wurden – ein Phänomen, das als genomisches Prägen bezeichnet wird
  • WEHI-Forscher haben herausgefunden, dass das Protein SMCHD1 an der genomischen Prägung beteiligt ist, wobei das Protein der Mutter in einem Embryo verweilt und zehn Gene ausschaltet
  • Die Entdeckung wirft ein neues Licht auf das Auftreten von genomischen Prägungen und kann neue Hinweise darauf liefern, wie SMCHD1 zu bestimmten Entwicklungsstörungen und degenerativen Störungen beiträgt.

Geprägte Gene

Wir erben alle unsere Gene von unseren Eltern – und es gibt einige Gene, die sich bei Nachkommen unterschiedlich verhalten, je nachdem, ob sie von der Mutter oder vom Vater geerbt werden. Dieses Phänomen wird als “genomisches Prägen” bezeichnet und tritt bei einigen genetisch bedingten Krankheiten auf, sagte Frau Wanigasuriya, die die Forschung als Doktorandin am WEHI durchführte.

Genomische Prägungen treten aufgrund von “epigenetischen Markierungen” auf der DNA auf, die sich auf die Verwendung von Genen auswirken. Wenn ein Sperma eine Eizelle befruchtet, trägt die DNA beider Zellen epigenetische Markierungen vom Elternteil zum Kind, die in einigen Fällen mit langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen in Verbindung gebracht wurden. Es ist bekannt, dass Proteine ​​im Ei (Proteine, die wir von unserer Mutter erhalten) dazu beitragen, diese eingeprägten Gene während der frühen Embryonalentwicklung zu schützen. Daher können diese Eizellproteine ​​entweder einen langen oder einen kurzfristigen Einfluss auf die Gesundheit des Embryos haben. “

Frau Iromi Wanigasuriya, Doktorandin am WEHI

Das Forschungsteam von Professor Blewitt hat das SMCHD1-Protein untersucht, das epigenetische Modifikationen verwendet, um bestimmte Gene auszuschalten oder zum Schweigen zu bringen.

“Wir haben untersucht, ob das SMCHD1-Protein einer Mutter in einen neu gebildeten Embryo übertragen werden kann und wie sich dies auf die Expression geprägter Gene auswirkt”, sagte Frau Wanigasuriya. “Mithilfe der fortschrittlichen Mikroskopie zur Verfolgung einer fluoreszenzmarkierten Version von SMCHD1 konnten wir feststellen, dass das mütterliche SMCHD1-Protein mindestens fünf Zellteilungen in Embryonen persistierte. Das SMCHD1 der Mutter veränderte die geprägte Genexpression und hinterließ möglicherweise ein bleibendes Erbe bei den Nachkommen.”

Grundlegendes zu SMCHD1

Dr. Gouil sagte, dass die Forschung ein kritisches Zeitfenster in der frühen Embryonalentwicklung enthüllte, in dem das SMCHD1 der Mutter die Expression von Zielgenen zum Schweigen bringen könnte.

“Mithilfe leistungsfähiger neuer Genomanalysetechniken konnten wir zehn Gene identifizieren, die im frühen Embryo durch mütterliches SMCHD1 ausgeschaltet wurden. Dies ist das erste Mal, dass SMCHD1 aus dem Ei eine Rolle beim Prägen spielt”, sagte er.

“Obwohl die von uns entdeckten Effekte subtil waren, wissen wir, dass Ereignisse in der frühen Embryonalentwicklung langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit haben können. Diese Forschung erweitert nicht nur unser Verständnis des genomischen Abdrucks, sondern erweitert auch die vielen Arten, wie wir Eltern kennen, um eine zusätzliche Dimension kann die Gesundheit ihrer Nachkommen beeinträchtigen. “

Professor Blewitt sagte, die Forschung habe auch dazu beigetragen, die kürzlich entdeckten Rollen von SMCHD1 bei bestimmten Krankheiten zu erklären, einschließlich Entwicklungsstörungen wie dem Prader-Willi-Syndrom (PWS) und dem Bosma-Arhinia-Mikrophthalmie-Syndrom (BAMS) sowie der facioscapulohumeralen Muskeldystrophie (FSHD), einer Form von Muskeldystrophie.

“Die Untersuchung von SMCHD1 in frühen Embryonen hat neue Genziele entdeckt, die dieses Protein zum Schweigen bringt”, sagte sie. “Dies könnte erklären, wie Veränderungen in der SMCHD1-Aktivität zu Krankheiten beitragen. Wir führen derzeit eine firmeneigene Wirkstoffforschung an der WEHI durch, um unser Wissen über SMCHD1 zu nutzen und neuartige Therapien zur Behandlung von Entwicklungsstörungen und degenerativen Störungen zu entwickeln. Diese Forschung erweitert unser Verständnis, wie diese neuartigen Erkrankungen aussehen Medikamentenkandidaten könnten die Genexpression beeinflussen. “

WEHI ist offen für Anfragen von potenziellen Industriepartnern und Investoren nach der zukünftigen gemeinsamen Entwicklung dieser neuartigen Therapien in Richtung klinische und Marktphasen.

Quelle:

Zeitschriftenreferenz:

Wanigasuriya, I., et al. (2020) Smchd1 ist ein maternales Effektgen, das für die genomische Prägung benötigt wird. eLife. doi.org/10.7554/eLife.55529.

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