Вопрос о том, может ли радиационное облучение отцов иметь последствия для их детей, является одним из самых давних вопросов в радиационной биологии.
Вопрос о том, может ли радиационное облучение отцов иметь последствия для их детей, является одним из самых давних вопросов в радиационной биологии. Используя нематоду Caenorhabditis elegans в качестве модели, немецкие ученые обнаружили, что радиационное повреждение зрелых сперматозоидов не может быть восстановлено, а вместо этого передается потомству. Напротив, женские яйцеклетки либо точно восстанавливают повреждение, либо, если повреждение слишком серьезное, устраняются, и повреждение далее не передается. Однако, когда яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, поврежденным радиацией, материнские репаративные белки, вырабатываемые яйцеклеткой, пытаются восстановить ДНК отца.
Для этой цели используется механизм восстановления, не отличающийся достаточной эффективностью, который случайным образом соединяет поврежденные фрагменты ДНК. Эти случайные слияния разрывов затем приводят к структурным изменениям в отцовских хромосомах. Потомство, получившееся в результате этого восстановления, теперь несет хромосомные повреждения, и, в свою очередь, их потомство демонстрирует серьезные дефекты развития. Работа ученых закладывает основу для лучшего понимания механизмов наследственных последствий отцовского облучения.
Потомство, полученное от самцов животных, подвергшихся воздействию радиации, и здоровых самок червей, несет в себе так называемые структурные вариации — случайные соединения частей хромосом. У потомства эти отклонения приводят к повторяющимся разрывам, но это повреждение более не может быть восстановлено.
Вместо этого поврежденные хромосомы защищены от точного восстановления белками-гистонами, которые плотно упаковывают длинные нити ДНК. В плотно упакованной ДНК репаративные белки не могут добраться до разрывов ДНК. Упакованные структуры ДНК плотно удерживаются вместе специфическими гистоновыми белками, HIS-24 и HPL-1. Но в случае удаления гистоновых белков повреждение ДНК, унаследованное от отца, полностью устраняется и может быть произведено жизнеспособное потомство. Открытие того, что гистоновые белки регулируют доступность ДНК для репарации, может обеспечить эффективные терапевтические мишени для лечения радиационных повреждений.
Имеет ли это отношение и к радиационному повреждению у людей? В дополнение к работе над нематодами команда обнаружила те же структурные варианты или случайно собранные хромосомы у людей. Также здесь хромосомные аберрации были специально переданы от отцов, но не от матерей. Для этого ученые проанализировали различные наборы генетических данных, соответствующих матерей, отцов и детей.
Ученые утверждают, что геномные аберрации, особенно структурные вариации в хромосомах, которые развиваются в отцовской зародышевой линии, повышают риск таких расстройств, как аутизм и шизофрения.
Это означает, что и у людей зрелая сперма нуждается в особой защите от радиационного повреждения, а поврежденная зрелая сперма не должна использоваться для зачатия. Такое повреждение потенциально может быть нанесено во время лучевой терапии или химиотерапии и, таким образом, представляет опасность в течение двух месяцев, которые требуются для создания новой спермы для замены поврежденной. Это связано с тем, что вновь образовавшиеся сперматозоиды, в отличие от зрелых сперматозоидов, обладают способностью точно восстанавливать повреждения.
Интересно, что ученые обнаружили эти структурные изменения в хромосомах также у нематод в дикой природе и в человеческой популяции. Эти результаты показывают, что повреждение зрелой спермы и неточное восстановление отцовской ДНК в зиготе могут быть основными факторами генетического разнообразия в процессе эволюции и могут быть причиной генетических заболеваний у людей.
Источник: News Medical