ما چیزی بیشتر از مجموع ژن هایمان هستیم!
مکانیسم های اپی‌ژنتیک به همراه عوامل محیطی گوناگون مانند تغذیه، بیماری‌ها و سبک زندگی نقش مهمی در تنظیم DNA به وسیله خاموش/روشن کردن ژن‌های مختلف ایفا می‌کند. مدت‌ها بر سر این موضوع بحث بوده که اگر تغییرات اپی‌ژنتیکی در طول زندگی انباشته شوند آیا می‌توانند از مرز بین نسل‌ها رد شده و به فرزندان یا نوه ها به ارث برسند؟
اکنون محققان در موسسه ایمونوبیولوژی و اپی ژنتیک مکس پلانک شواهد محکمی در دست دارند که نشان می‌دهند که نه فقط DNA ای که به ارث می‌رسد بلکه دستورالعمل های اپی‌ژنتیکی به ارث رسیده نیز در تنظیم بیان ژن در فرزندان نقش دارند. مکانیسم های اپی‌ژنتیک به همراه عوامل محیطی گوناگون مانند تغذیه، بیماری‌ها و سبک زندگی نقش مهمی در تنظیم DNA بوسیله خاموش/روشن کردن ژن‌های مختلف ایفا می‌کند. علاوه بر این تحقیقات جدید توسط آزمایشگاه نیکولا لووینو برای اولین بار نتایج بیولوژیکی توارث این اطلاعات را شرح می‌دهد. این مطالعه ثابت می‌کند که حافظه اپی‌ژنتیک مادر برای نمو و بقای نسل جدید ضروری است.
در بدن ما انسان‌ها بیش از ۲۵۰ نوع سلول مختلف وجود دارد که محتوای DNA همه آنها دقیقا یکسان است و ترتیب بازهای ماده وراثتی‌شان مثل هم است با این حال سلول‌های کبدی یا عصبی بسیار متفاوت به نظر می‌رسند و قابلیت‌های متفاوتی دارند. چیزی که موجب تفاوتشان می‌شود فرآیندی است که اپی‌ژنتیک نام دارد.
تغییرات اپی‌ژنتیکی مناطق خاصی از DNA را مشخص می‌کنند که این مناطق پروتئین‌های فعال‌کننده ژن‌ها را جذب کنند یا دور نگه دارند. سپس این تغییرات به صورت مرحله به مرحله، الگوهای معمولِ بخش‌های فعال و غیرفعال DNA برای هر نوع سلول را می سازند. علاوه بر این، برخلاف بخش‌های فیکس‌شده حروف DNAمان؛ نشان‌های اپی‌ژنتیک در طول زندگی و در پاسخ به محیط یا سبک زندگی می‌توانند تغییر کنند. به طور مثال سیگار کشیدن آرایش اپی‌ژنتیک مربوط به سلول‌های ریوی را تغییر می‌دهد که سرانجام به سمت سرطان پیش می‌رود. تاثیرات دیگرِ عوامل خارجی مانند استرس، بیماری‌ها یا رژیم غذایی هم بنظر می‌رسد در حافظه اپی‌ژنتیکی سلول‌ها ذخیره می‌شود.
دانشمندان گمان می‌کردند که حافظه‌ی اپی‌ژنتیکی که در طول زندگی جمع می‌شود، به طور کامل در طی بلوغ اسپرم‌ها و تخمک ها از بین می‌رود. اما اخیرا چند مطالعه با نشان دادن این که نشان‌های اپی‌ژنتیکی می‌توانند بین دو نسل منتقل شوند؛ جوامع علمی را شگفت‌زده کرده‌اند. اما این که دقیقا چطور رخ می‌دهد؟ و این تغییرات اپی ژنتیک چه تاثیراتی بر نسل بعد دارند هنوز به خوبی درک نشده است.
نیکولا لوینو، نویسنده‌ی مقاله در نشریه New study می‌گوید:
ما از اوایل قرن نوزده و آغاز مطالعات اپی‌ژنتیک، نشانه‌هایی از توارث اطلاعات اپی‌ژنتیک بین دو نسل مشاهده می‌کردیم؛ برای مثال، مطالعات اپیدمیولوژیک ارتباط قابل توجهی بین ذخایر غذایی پدربزرگ‌ها و ریسک ابتلا به دیابت در نوه‌ها نشان می‌داد. از آن به بعد گزارش‌های مختلفی توارث اپی ژنتیک را در ارگانیسم‌های گوناگون ارائه دادند ولی مکانیسم مولکولی آن ناشناخته ماند.
اطلاعات اپی‌ژنتیک بین نسل‌ها
دانشمندان از مگس سرکه استفاده کردند تا بفهمند تغییرات اپی‌ژنتیکی چگونه از مادر به فرزند منتقل می‌شود. تیم روی یک تغییر مشخص به نام H3k27me3 تمرکز کرد که در انسان نیز یافت می‌شود و بیشتر با سرکوب بیان ژن در سلول مرتبط است. محققان دریافتند که تغییرات H3K27me3 در سلول تخمک مادر، برخلاف بقیه نشان های اپی ژنتیکی که حذف می‌شوند؛ بعد از لقاح نیز در جنین باقی می‌ماند.
اطلاعات اپی‌ژنتیک به ارث رسیده برای نمو جنین بسیار مهم اند
محققان ابزارهای ژنتیکی مختلفی استفاده کردند تا آنزیمی که نشان اپی‌ژنتیکی H3K27me3 را جایگذاری می‌کند حذف کنند و دریافتند که جنین بدون H3K27me3 نمی‌تواند نمو خود را تا آخر تکمیل کند. وقتی محققان جنین‌ها را بیشتر بررسی کردند دریافتند چند ژن مهم برای نمو جنین که به طور نرمال در مراحل اولیه جنینی خاموش هستند در غیاب H3K27me3 روشن می‌شوند، که روشن شدن زودهنگام این ژن‌ها، نمو جنینی را دچار اختلال کرده و باعث مرگ جنین می‌شود. بعد از این تحقیقات معلوم شد که اطلاعات اپی‌ژنتیکی در تولید‌مثل تنها از نسلی به نسل دیگر منتقل نمی‌شوند؛ بلکه نقش مهمی هم در نمو خود جنین ایفا می‌کنند.
کاربرد ها
نتایج بدست آمده از این تحقیقات گامی مهم و روبه جلو به شمار می‌روند. نتایج بیولوژیکی این تحقیقات، فقط به ارائه شواهد در مورد اینکه اطلاعات اپی‌ژنتیکی در مگس سرکه به ارث می‌رسد محدود نمی‌شود، بلکه علاوه بر این این، تحقیقات نشان می‌دهند که نشان های اپی ژنتیکی که از مادر به ارث می‌رسند مکانیسمی مناسب هستند تا فعال‌سازی ژن‌ها را در طی فرآیند پیچیده نمو جنین اولیه کنترل کنند. نیکولا لووینو می‌گوید:
تحقیقات ما نشان داد که ما فقط ژن‌های والدین خود را به ارث نمی‌بریم؛ بلکه به همراه آنها اطلاعات اپی‌ژنتیک مهمی برای تنظیم بیان ژن هم به ارث می‌بریم که می‌توانند توسط محیط یا سبک زندگی تحت تاثیر قرار بگیرند. این تحقیقات می‌توانند زمینه ای جدید برای بررسی این ایده فراهم کنند که حداقل در برخی موارد سازگاری‌های محیطی اکتسابی می‌توانند به زاده‌ها منتقل شوند. همچنین چون اختلال در مکانیسم‌های اپی‌ژنتیک می‌تواند باعث بیماری‌هایی مانند سرطان، دیابت، و بیماری های خود ایمنی شود، این یافته‌ها می‌توانند در حوزه سلامت انسان هم کاربرد داشته باشند.
