Do swoich badań (http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07472-3) naukowcy z Centrum Helmholtz w Monachium wykorzystali dane zebrane od ponad 3000 rodzin. Skupili się na obecnych w plemnikach, specyficznych cząsteczka RNA, a konkretnie: mitochondrialnych tRNA (mt-tsRNA) i ich fragmentach (mt-tsRNA). Oba typy cząstek odgrywają kluczową rolę w dziedziczeniu cech zdrowotnych poprzez regulację ekspresji genów.

Szczegółowe analizy pokazały, że masa ciała ojców, zanim poczęli dziecko, wyraźnie wpływała na masę ciała i podatność na choroby metaboliczne ich potomstwa. Wpływ ten istniał niezależnie od innych czynników, takich jak waga matki, genetyka rodziców czy warunki środowiskowe.

Aby zweryfikować otrzymane wyniki, zespół przeprowadził serię eksperymentów na myszach. Karmił zwierzęta dietą wysokotłuszczową, co miało duży wpływ na ich narządy rozrodcze, w tym najądrza, w których w zdrowym organizmie dojrzewają świeżo utworzone plemniki. "Nasze badanie pokazuje, że plemniki osobników wystawionych na dietę wysokotłuszczową przekazały potomstwu zwiększoną skłonność do chorób metabolicznych" – mówi główny autor badania dr Raffaele Teperino.

Aby jeszcze lepiej zrozumieć to odkrycie, naukowcy przeprowadzili dodatkowe badania w laboratorium. Dzięki procedurze in vitro tworzyli zarodki i, jeśli użyli do tego nasienia myszy na diecie wysokotłuszczowej, we wczesnych embrionach odnaleźli mt-tsRNA z tych plemników, znacząco wpływające na ekspresję genów. To z kolei wpływało na rozwój i zdrowie potomstwa.

"Postawiona hipoteza, że fenotypy nabyte w ciągu życia, takie jak cukrzyca i otyłość, są przekazywane przez mechanizmy epigenetyczne z pokolenia na pokolenie, została wzmocniona dzięki temu badaniu - mówi współautor publikacji prof. Martin Hrabě de Angelis. - W tym przypadku epigenetyka służy jako molekularne połączenie między środowiskiem a genomem, nawet między pokoleniami. Dotyczy to nie tylko linii matczynej, ale, co wskazały wyniki naszych badań, także linii ojcowskiej".

Odkrycia badaczy z Monachium podkreślają, jak duże znaczenie ma stan zdrowia mężczyzny na długo przed tym, zanim stanie się ojcem, a nawet pocznie dziecko. Oferuje to zupełnie nowe podejście do profilaktyki niektórych schorzeń. "Nasze wyniki sugerują, że należy poświęcić zdecydowanie więcej uwagi profilaktycznej opiece zdrowotnej nad mężczyznami pragnącymi zostać ojcami, a szczególnie miejsce powinna zając w niej dieta. Możemy w ten sposób zmniejszyć ryzyko chorób takich jak otyłość i cukrzyca u ich dzieci" - podkreśla dr Teperino.

Autorzy badania tłumaczą, że mitochondria, często określane mianem elektrowni komórkowych, mają własne DNA, niezależne od DNA w jądrze komórkowym. Mitochondrialne DNA (mt-DNA) wytwarza białka w mitochondriach poprzez cząsteczki mt-RNA i jest zazwyczaj dziedziczony od matki do potomstwa.

Wcześniej zakładano, że ojcowie nie biorą udziału dziedziczeniu mitochondrialnym. Jednak ostatnie badania, takie jak to, pokazują, iż plemniki także mogą przenosić fragmenty mt-RNA (mt-tsRNA) do komórki jajowej w czasie zapłodnienia.

Dowiedziono zaś, że mt-tsRNA odgrywają rolę w epigenetyce regulując ekspresję genów we wczesnym zarodku. Innymi słowy: mogą pośrednio wpływać na rozwój i zdrowie potomstwa poprzez modyfikację aktywności niektórych genów w mitochondriach. Ojcowie mają więc istotny, choć pośredni, wpływ na imprinting genetyczny mitochondriów, a tym samym na metabolizm energetyczny swoich dzieci. (PAP)

Katarzyna Czechowicz

kap/ zan/