Сперматозоиды несут в себе воспоминания об окружающей среде отца
Все больше исследований на нематодах и мышах показывают, что условия жизни отца – такие как особенности питания, уровень стресса или контакт с токсичными веществами – способны отражаться на здоровье и поведении его потомства. Эти факторы могут повышать риск метаболических нарушений и изменений в поведении у следующего поколения. Так, у мышей-самцов, которых кормили пищей с высоким содержанием жиров, потомство чаще демонстрирует сниженную чувствительность к глюкозе и инсулину, что считается предрасполагающим фактором к развитию диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. Аналогичным образом длительное воздействие стресса на самцов приводит к изменениям реакции на стресс у их детенышей и может сопровождаться поведенческими отклонениями.
Несмотря на накопленные данные, точные молекулярные механизмы, с помощью которых влияние окружающей среды отца передается между поколениями, долгое время оставались не до конца понятными. Современные исследования показывают, что эта информация передается не через изменения в ДНК, а с помощью микроскопических регуляторных молекул – малых РНК, содержащихся в сперматозоидах. Ученым удалось выявить путь, благодаря которому сперматозоиды получают эти малые РНК в процессе созревания и используют их для регуляции самых ранних этапов развития эмбриона. Это открытие помогает понять, как негенетическая информация, переносимая отцом, может влиять на развитие организма уже сразу после оплодотворения.
В ходе работы ученые сосредоточили внимание на конкретной малой РНК – tRFValCAC, концентрация которой значительно возрастает в сперматозоидах по мере их созревания в мужской репродуктивной системе. Ранее было показано, что эта молекула поступает в сперматозоиды внутри микроскопических структур – внеклеточных везикул, которые выделяются клетками эпидидимиса, где сперматозоиды проходят завершающий этап развития.
Главное открытие исследования заключается в том, что один из белков выполняет роль молекулярного "сортировщика": он связывается с tRFValCAC и регулирует, какое количество этой РНК упаковывается во везикулы и затем попадает в сперматозоиды. При снижении уровня этого белка содержание данного фрагмента РНК в сперматозоидах резко уменьшалось.