Tėvų kontrolė: Tyrėjai sužino, kaip genai

Tėvystė nėra vienintelis būdas, kuriuo mamos ir tėčiai daro įtaką savo atžalų elgesiui. Genai taip pat svarbūs. Ir nors dauguma mūsų genų yra paveldimi poromis – po vieną egzempliorių iš kiekvieno iš tėvų – mamos ir tėčiai savo genetinę įtaką daro skirtingai. Remiantis naujais mokslininkų atliktais tyrimais Jutos sveikatos universitetaskiekvienas iš tėvų turi savo poveikį hormonams ir kitiems cheminiams pasiuntiniams, kurie kontroliuoja nuotaiką ir elgesį.

„Mums labai įdomu, kad yra ši neišnaudota biologijos sritis, kuri kontroliuoja mūsų sprendimus“, – sako Christopheris Greggas, mokslų daktaras, vyriausiasis tyrėjas ir U of U Health Neurobiologijos katedros docentas. Aiškesnis vaizdas apie genetinius veiksnius, formuojančius elgesį, yra labai svarbus žingsnis kuriant geresnes psichikos sutrikimų diagnozes ir gydymą, sako jis.

2022 m. kovo 8 d. žurnalo numeryje Ląstelių ataskaitosGreggo tyrimų grupė praneša, kad tam tikros pelių smegenų ląstelių grupės priklauso tik nuo motinos geno kopijavimo, reikalingo smegenyse gaminti esminius cheminius pasiuntinius, vadinamus neurotransmiteriais. Tose ląstelėse tėvo geno kopija lieka išjungta. Tačiau kitame organe, antinksčiuose, tam tikros ląstelės teikia pirmenybę tėvo to paties geno kopijai. Ten genas dalyvauja streso hormono – adrenalino – gamyboje.

Nustačiusi šį netikėtą vieno geno tėvų kontrolės pokytį, Greggo komanda įrodė, kad tai turėjo pasekmių elgesiui. Jie nustatė, kad kiekvieno iš tėvų genas skirtingai paveikė sūnus ir dukteris: tam tikrus sūnų sprendimus valdė jų motinos genas, o tėvai kontroliavo kai kuriuos dukterų sprendimus.

Evoliuciškai kalbant, ši genetinio reguliavimo forma gali atspindėti skirtingus tėvų prioritetus, sako Greggas. „Ne visi turi vienodus interesus, rezultatus ir atrankinį poveikį“, – aiškina jis. „Dukros turi auginti vadas. Sūnūs dažnai išsiskirsto ir pateks į naują aplinką. Vadinasi, tėvai gali būti suinteresuoti skirtingai paveikti savo sūnų ir dukterų elgesį.

„Atskleidimas, kad to paties geno motinos ir tėvo aleliai išilgai smegenų ir antinksčių ašies gali turėti nevienodų ar galbūt net antagonistinių fenotipinių pasekmių elgesiui, yra intriguojantis pastebėjimas“, – sako pirmasis straipsnio autorius. Paulas Bonthuisas, mokslų daktaras, Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign Lyginamųjų biomokslų katedros docentas.

“Smegenų ir antinksčių ašis yra labai svarbi žinduolių biologijos dalis, kuri kontroliuoja elgesį ir daro įtaką stresui, nuotaikai, medžiagų apykaitai ir sprendimų priėmimui”, – aiškina Greggas. Jis sako, kad ši išvada yra pirmas žingsnis siekiant suprasti, kaip tėvų genai gali turėti įtakos įprastesniam žmonių elgesiui ir susijusioms sveikatos būklems, pradedant psichikos ligomis ir priklausomybe nuo vėžio bei Alzheimerio ligos.

Sprendimų priėmimo apibrėžimas

Dabartiniame tyrime Greggas ir jo kolegos daugiausia dėmesio skyrė genui, vadinamam dopa dekarboksilaze, kurio neuronams reikia gaminti dopaminą, serotoniną ir noradrenaliną – neurotransmiterius, reguliuojančius įvairias funkcijas nuo nuotaikos iki judėjimo.

Abiejų tėvų dopa dekarboksilazės geno kopijos yra aktyvios smegenyse, tačiau Greggas ir jo kolegos anksčiau atskleidė nedidelį pirmenybę smegenims motinos kopijai. Siekdama ištirti, ar ši pirmenybė buvo lokalizuota konkrečiose ląstelėse ar smegenų regionuose, komanda genetiškai modifikavo peles, kad prie dopa dekarboksilazės fermento pritvirtintų fluorescencinę žymę – raudoną, jei ji buvo pagaminta naudojant iš mamos paveldėtą geną, mėlyną, jei genas buvo gautas iš tėčio. naudojamas. Tada jie galėtų tiesiog pažvelgti po mikroskopu, kad pamatytų, kurio iš tėvų geno kopija buvo aktyvi.

Ištyrę visas pelės smegenis, jie rado 11 regionų, kuriuose buvo neuronų grupių, naudojančių tik motinos dopa dekarboksilazės geno kopiją. Dopa dekarboksilazė taip pat naudojama antinksčių žievėje, kur ji reikalinga adrenalino hormonui gaminti, kuris sukelia „bėk arba kovok“ atsaką į pavojų ar stresą, todėl tyrėjai taip pat ieškojo ten. Ten jie rado ląstelių grupes, kurios rėmėsi tik geno kopija, paveldėta iš tėčio.

Kadangi dopa dekarboksilazė yra tokia svarbi reguliuojant stresą, baimę, nerimą ir atlygio apdorojimą, mokslininkai norėjo sužinoti, kaip šis įspaudas suteikė bet kuriam iš tėvų daugiau įtakos tam tikram jų palikuonių elgesiui.

Norėdami tai išsiaiškinti, jie išanalizavo, kaip pelės, turinčios mutacijų bet kurioje geno kopijoje, ieško maisto. Pelės savo eksperimentuose galėjo laisvai tyrinėti, veikdamos dėl prieštaringų baimių ir motyvų, kaip ir laukinėje gamtoje. Jų judesiai, kai jie rizikuodavo, traukdavosi į saugią vietą ir atnaujindavo maisto ieškojimą, dažniausiai atrodė atsitiktiniai, tačiau Greggo komanda naudojo mašininio mokymosi algoritmus, kad surastų sudėtingo elgesio modelius. Suskaidydami maitinimosi elgesį į modulius, jie nustatė elgesio skirtumus, susijusius su kiekvieno iš tėvų dopa dekarboksilazės genų kopija.

Šie eksperimentai rodo, kad norint turėti reikšmingą poveikį elgesiui, pakanka išjungti vieno iš tėvų kopiją pasirinktoje ląstelių grupėje. Greggas sako, kad jo komanda turi užuominų, kad keli genai yra linkę naudoti vieno iš tėvų kopiją.

„Svajoju apie šią naują sprendimų genetikos sritį, kurioje sistemingai atskleidžiame tėvų genų kopijas, kurios kontroliuoja konkrečius sprendimus ir veiksmus tam tikruose kontekstuose“, – sako Greggas. Tokie tyrimai gali paskatinti tyrėjus prie ląstelių ir nervų grandinių, kurių elgesyje anksčiau nebuvo pripažintas vaidmuo.

# # #

Be Greggo ir Bonthuis, bendradarbiai buvo Susan Steinwand, Cornelia N. Stacher, Jared Emery, Wei-Chao Huang, Stephanie Kravitz ir Elliott Ferris iš U of U Health.

Tyrimą palaikė Nacionaliniai sveikatos institutai ir paskelbė kaip „Nekanoninis genomo įspaudas monoamino sistemoje lemia natūralistinį maisto ieškojimą ir smegenų-antinksčių ašies funkcijas“. Ląstelių ataskaitos.

Apie Jutos sveikatos universitetą

Jutos sveikatos universitetas teikia pažangiausius ir gailestingus vaistus siuntimo sričiai, apimančiai 10 % JAV, įskaitant Aidahą, Vajomingą, Montaną ir didelę dalį Nevados. Sveikatos mokslų tyrimų ir švietimo centras regione, U of U Health turi 428 mln. USD vertės tyrimų įmonę ir rengia daugumą Jutos gydytojų, įskaitant daugiau nei 1 250 sveikatos priežiūros paslaugų teikėjų kiekvienais metais savo medicinos ir odontologijos mokyklose bei slaugos kolegijose. , Farmacija ir sveikata. Sistema, kurioje dirba daugiau nei 20 000 darbuotojų, apima 12 bendruomenės klinikų ir keturias ligonines. Dešimt metų iš eilės U of U Health buvo tarp 10 geriausių JAV akademinių medicinos centrų Vizient Quality and Accountability Study.