Генетичне успадкування – це фізичний зв’язок, який пов’язує наших біологічних батьків; половина з двох наборів хромосом з’єднуються разом, щоб сформувати наш власний унікальний набір молекулярних інструкцій для життя.
Як би кооперативно це не звучало, ставки для кожного з батьків не однакові, що робить ці хромосоми полем битви за майбутнє матері та нащадків.
Нове дослідження на вагітних мишах виявило приклад генетичної хитрості, яка маніпулює реакцією матері на глюкозу так, що плід, який росте, отримує більше поживних речовин з високим вмістом цукру.
Ця хитрість не така вже й зловісна і насправді досить поширена. Він називається “генетичним імпринтингом” і призводить до того, що одна копія успадкованого гена пригнічується за допомогою знімних молекул, щоб дозволити іншій копії вільно експресуватись.
У цьому новому дослідженні вчені виявили, що плоди мишей використовують копію гена, успадковану від батька, щоб висмоктувати поживні речовини від матері через плаценту.
“Це перший прямий доказ того, що ген, успадкований від батька, дає сигнал матері перенаправляти поживні речовини до плоду”, – говорить репродуктивний біолог Кембриджського університету Аманда Сферруцці-Перрі, яка є співавтором дослідження.
Серед генів, які успадковує дитина, копії, отримані від батька, сприяють зростанню плоду, тоді як копії, отримані від матері, обмежують його. Навіть коли мати годує дитину під час вагітності, вона повинна забезпечувати власне виживання.
“Хоча вагітність в значній мірі є спільним процесом, існує велике поле для потенційного конфлікту між матір’ю і дитиною”, – каже співавтор дослідження Мігель Констанція, епігенетик з Кембриджського університету.
Вважається, що генетичний імпринтинг, а також гормони, що виробляються в плаценті, відіграють ключову роль у харчовому “перетягуванні канату”, яким є вагітність, додає Констанція.
Вчені з’ясували, що еволюція забезпечила плоди хитрими способами задовольняти свої харчові потреби, подібно до того, як матері задовольняють свої власні. Дослідники навіть вивчили гормон під назвою інсуліноподібний фактор росту 1 (Igf2), відзначивши його “потужний вплив на ріст плоду”.
Але точні механізми залишалися незрозумілими: плацента, де виробляється і діє Igf2 та багато інших гормонів, “є, мабуть, найважливішим органом тіла, але, як не парадоксально, найменш вивченим”, – пояснювалося в оглядовій статті 2015 року.
У серії експериментів на тваринах фізіолог Кембриджського університету Хорхе Лопес-Телло під керівництвом команди колег працював з геном, що кодує Igf2, який нагадує гормон інсулін.
Інсулін допомагає клітинам засвоювати глюкозу з крові, а майбутні матері на пізніх стадіях вагітності стають резистентними до інсуліну, що призводить до того, що їхні клітини не засвоюють поживні речовини, необхідні їхнім дітям.
Експерименти на мишах показали, що Igf2, який виробляється в клітинах плаценти, дійсно підвищує стійкість вагітної матері до інсуліну, тим самим перенаправляючи більше глюкози до плоду.
“Це означає, що тканини матері не поглинають глюкозу, тому поживні речовини стають більш доступними в кровообігу для передачі плоду”, – пояснює Сферруцці-Перрі.
“До цього часу ми не знали, що частина ролі гена Igf2 полягає в регулюванні сигналу матері щодо розподілу поживних речовин для плоду”, – додає вона.
Мишенята без робочої копії батькового гена Igf2 в клітинах плаценти були меншими при народженні, оскільки їхня мати не надсилала їм достатньо поживних речовин.
Цей механізм, якщо він точний, міг би чітко пояснити те, що ми спостерігаємо при деяких порушеннях росту у людини.
Дослідники виявили, що у нащадків тварин також спостерігалися ранні ознаки діабету та ожиріння в подальшому житті.
Подальші дослідження на ранніх і пізніх стадіях вагітності все ще необхідні, щоб зрозуміти, наскільки Igf2 впливає на материнський метаболізм у людини, і як він взаємодіє з іншими плацентарними гормонами.