Epigenetische informatie wordt vaker dan gedacht overgegeven van moeder op kind, blijkt uit recent onderzoek. Verschillende eiwitpakketjes, die zich hechten aan het DNA, bepalen in grote mate welke genetische informatie actief wordt gebruikt en welke inactief blijft.
Deze eiwitten zijn dus verantwoordelijk voor het overbrengen van de epigenetische informatie. Voor het eerst is aangetoond dat eiwitten uit de eicel van de moeder, die genenparen met informatie voor de opbouw van de lichaamsstructuur reguleren, overerven naar het kind. Tot op heden werd het niet voor mogelijk gehouden dat dat kon met zulke belangrijke epigenetische informatie.
Wetenschappers van het Australische Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research (WEHI) zijn tot deze opmerkelijke conclusie gekomen na celdelingsonderzoek bij embryo’s. Zogenaamde Hox-genen, die verantwoordelijk zijn voor de opbouw van het skelet, worden beïnvloed door de epigenetische staat van de moeder, schrijven de onderzoekers in vakblad Nature Communications.
Doos van Pandora
Hoofdonderzoeker professor Marnie Blewitt van de WEHI legt uit dat de bevindingen haar en het team aanvankelijk erg verrasten. “We hebben even de tijd nodig gehad om deze ontdekkingen te verwerken. We hadden dit absoluut niet verwacht. Het besef dat epigenetische informatie van de moeder levenslange consequenties kan hebben voor de lichamelijke structuur van het kind, is erg interessant.” Blewitt verklaart: “Dit betekent dat het hoogstwaarschijnlijk een stuk meer voorkomt dan we dachten. Dit zou wel eens een doos van Pandora kunnen openen wat betreft erfelijke overbrenging van epigenetische informatie.”
Het onderzoek richtte zich op twee zaken die met elkaar verband houden. Ten eerste het eiwit SMCHD1, een epigenetische regulator die door professor Blewitt al in 2008 werd ontdekt. En daarnaast de Hox-genen, waarin de informatie verpakt zit voor de opbouw van een gezond skelet.
De opbouw en identiteit van alle ruggenwervels tijdens de embryonale ontwikkeling van zoogdieren zit verstopt in de Hox-genen, maar de epigenetische regulator is nodig om ervoor te zorgen dat het genenpakket niet te snel wordt geactiveerd.
Overerving buiten het DNA om
Zonder de SMCHD1 van de moeder in de eicel is er geen gezonde skeletopbouw mogelijk. Er treden dan allemaal groeidefecten op. Dit is volgens onderzoeker Natalia Benetti een duidelijk bewijs van overerving van epigenetische informatie. “We hebben meer dan 20.000 genen in ons genoom. Van slechts 150 ingeprente genen en een paar andere basenparen is bekend dat epigenetische informatie overgebracht kan worden van generatie op generatie”, zegt Benetti. “Nu zien we voor het eerst dat dit ook gebeurt met essentiële genen, die in de evolutie bewaard zijn gebleven en van vlieg tot mens zijn terug te vinden. Dit is fascinerend”, aldus Benetti. Uit het Australische onderzoek blijkt dat het eiwit SMCHD1, dat alleen in de eerste twee dagen na de bevruchting in de cellen aanwezig is, een levenslange impact heeft.
Verschillende ziektes worden gelinkt aan een SMCHD1-defect. Mogelijk kan door de nieuwe inzichten specifieke medicatie worden ingezet tegen ontwikkelingsstoornissen zoals het Prader Willi Syndroom en de degeneratieve aandoening FSHD.
Op het YouTube-kanaal van WEHI staat een visuele uitleg over de werking van epigenetische informatie. Het verschil tussen actief en inactief DNA, veroorzaakt door het ‘markeren’ met proteïnepakketjes, wordt prachtig uitgebeeld:
Wat is epigenetische informatie?
De epigenetica is een snel groeiend vakgebied binnen de genetica, dat omkeerbare erfelijke veranderingen in genexpressie bestudeert. Het DNA (de genensequentie) blijft hetzelfde, maar basenparen kunnen aan- of uitgezet worden, bijvoorbeeld door inkapseling of door een methylgroep aan een gen te hechten. Dit wordt ook wel ‘genomische afstempeling’ genoemd.
Stukjes DNA worden ‘gemarkeerd’ door eiwitpakketjes en zodoende tijdelijk actief of inactief gemaakt. Zo kunnen er uit één set genetische instructies honderden verschillende celtypes worden gecreëerd in het menselijk lichaam. Epigenetische veranderingen kunnen het DNA niet veranderen en worden meestal niet overgedragen op de volgende generatie.
Epigenetici bestuderen deze gen-regulerende informatie, die niet in het DNA terug te vinden is, maar soms wel aan de volgende generatie wordt doorgegeven. Ook willen ze weten wat de invloed is van omgevingsfactoren zoals voedsel of stress. Deze kunnen veranderingen veroorzaken in het epigenetische proces, waardoor andere erfelijke informatie op de voorgrond treedt.
Zo is uit Zweeds onderzoek gebleken dat relatieve hongersnood bij een eerste generatie een significante uiting van diabetes bij de derde generatie tot gevolg had. Ook zijn er sterke aanwijzingen dat kinderen, van wie de moeder zwaar gestrest was tijdens de zwangerschap, een hogere stressgevoeligheid hebben. De baby’s hadden net als de moeder een verhoogd cortisolniveau.
