Streszczenie: Naukowcy odkryli fascynujący związek między „wdrukowanymi genami” a zachowaniami rodzicielskimi myszy. W przeciwieństwie do typowych genów, w których ekspresjonowane są zarówno kopie matczyne, jak i ojcowskie, geny imprintowane umożliwiają aktywację tylko kopii jednego z rodziców.

Dzięki sekwencjonowaniu zespół zidentyfikował gen Magel2 jako wdrukowany i wpływający na opiekę rodzicielską. Stwierdzono, że myszy z nieaktywnym Magel2 są zaniedbującymi rodzicami, co jeszcze bardziej podkreśla rolę genu w rodzicielstwie.

Kluczowe fakty:

1. Wdrukowanie genomu u ssaków może wpływać na zachowanie rodziców, ponieważ ulega ekspresji tylko jedna kopia genu (od matki lub ojca).
2. Magel2 zidentyfikowano jako znaczący imprintowany gen wpływający na zachowania rodzicielskie, przy czym nieaktywny Magel2 prowadzi do zaniedbywania rodzicielstwa u myszy.
3. Odkrycia wskazują, że wdrukowane geny mogły ewoluować, aby synchronizować czynności rodzicielskie matki i potomstwa.

Źródło: PLOS

Jak wynika z nowego badania przeprowadzonego przez Anthony’ego Islesa z Uniwersytetu w Cardiff i współpracowników, opublikowanego 19 października w czasopiśmie, to, czy mysz jest dobrym, czy złym rodzicem, można prześledzić wstecz do wdrukowanych genów w kluczowych neuronach „centrum rodzicielskiego” w mózgu. Genetyka PLOS.

Istnieją dowody na to, że u myszy niezwykłe zjawisko występujące u ssaków, zwane wdrukowaniem genomowym, wpływa na zachowania rodzicielskie. Ssaki dziedziczą dwie kopie każdego genu – po jednej od każdego z rodziców – i zazwyczaj każda kopia ulega jednakowej ekspresji w komórce.

Jednakże w przypadku genów wdrukowanych ulega ekspresji tylko jedna kopia, albo ta odziedziczona od ojca, albo od matki.

Aby potwierdzić, że imprintowane geny odgrywają rolę w rodzicielstwie, zespół Isles wykorzystał dane sekwencjonowania z neuronów w ośrodku rodzicielskim w podwzgórzu myszy. Odkryli, że imprintowane geny są szczególnie powszechne wśród genów ulegających ekspresji w tych komórkach, w tym Magel2 – nowy imprintowany gen, którego wcześniej nie łączono z rodzicielstwem.

Dalsze eksperymenty wykazały, że myszy pozbawione aktywnej formy Magel2 były nieuważnymi rodzicami, którzy tworzyli kiepskie gniazda.

Nowe odkrycia pokazują, że imprinting genomowy odgrywa ważną rolę w kontrolowaniu zachowań rodzicielskich u myszy. Co ciekawe, poprzednie badania wykazały, że jeśli młode myszy stracą ojcowską wersję Magel2, wydają mniej ultradźwiękowych wokalizacji, których używają, aby zwrócić na siebie uwagę matki.

Łącznie wyniki te potwierdzają pogląd, że imprinting genomowy ewoluował w celu koordynowania działań rodzicielskich pomiędzy matką a jej potomstwem.

Autorzy dodają: „Nasze badanie pokazuje znaczenie wdrukowanych genów jako grupy w obwodach nerwowych kontrolujących zachowania rodzicielskie u ssaków. Odkrycia te sugerują, że genomy matki i ojca mogą w różny sposób manipulować opieką rodzicielską dla własnych celów, kształtując w ten sposób ewolucję zachowań rodzicielskich u ssaków”.

O tej wiadomości z badań genetycznych

Autor: Charlotte Bhaskar
Źródło: PLOS
Kontakt: Charlotte Bhaskar – PLOS
Obraz: Zdjęcie przypisuje się Neuroscience News

Orginalne badania: Otwarty dostęp.
„Ośrodek rodzicielski podwzgórza jest ośrodkiem działania wdrukowanych genów” – Higgs MJ i in. Genetyka PLOS

Abstrakcyjny

Rodzicielski ośrodek podwzgórza jest ośrodkiem działania wdrukowanych genów

Odciśnięte geny podlegają epigenetycznej modyfikacji linii zarodkowej, w wyniku której dochodzi do wyciszenia alleli specyficznego dla rodziców. Chociaż uważa się, że imprinting genomowy jest ważny dla zachowania matki, pomysł ten opiera się na nieoczekiwanych odkryciach dotyczących niewielkiej liczby imprintowanych genów.

W tym przypadku zastosowaliśmy bezstronne podejście do biologii systemów, wykorzystując niedawne wytyczenie konkretnych populacji neuronów odpowiedzialnych za kontrolowanie opieki rodzicielskiej, aby sprawdzić, czy imprintowane geny znacząco zbiegają się, aby regulować zachowania rodzicielskie.

Korzystając ze zbiorów danych dotyczących sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek, zidentyfikowaliśmy specyficzne wzbogacenie ekspresji imprintowanych genów w uznanym „centrum rodzicielskim”, neuronach obszaru przedoptycznego wyrażających galaninę.

Przetestowaliśmy ważność powiązania wzbogaconej ekspresji w tych neuronach z funkcjonowaniem, skupiając się na członku rodziny MAGE L2 (Magel2), imprintowany gen, który nie był wcześniej powiązany z zachowaniami rodzicielskimi. Potwierdziliśmy wyrażenie Magel2 w obszarze przedoptycznym neurony wykazujące ekspresję galaniny.

Następnie zbadaliśmy zachowania rodziców Magel2-zero^(+/p) myszy. Magel2-zerowe matki, ojcowie i dziewicze samice wykazały deficyty w odzyskiwaniu młodych, budowaniu gniazd i motywacji ukierunkowanej na potomstwo, identyfikując centralną rolę tego genu w rodzicielstwie.

Na koniec to pokażemy Magel2-u zerowych matek i ojców obserwuje się znaczną redukcję komórek wykazujących ekspresję galaniny POA, co z kolei przyczynia się do zmniejszenia c-Fos odpowiedź w POA na kontakt ze szczeniętami.

Nasze odkrycia identyfikują nowy imprintowany gen, który wpływa na zachowania rodzicielskie, a ponadto wykazują użyteczność wykorzystania danych sekwencjonowania RNA jednokomórkowych do przewidywania funkcji genu na podstawie ekspresji, a robiąc to w tym artykule, zidentyfikowaliśmy celową rolę imprintingu genomowego w pośredniczeniu w zachowaniach rodzicielskich .