Überprüfung des Beitrags von Nukleosomen zur epigenetischen Vererbung
Veränderungen der Umgebungsbedingungen wie Ernährung, Belastung durch Umweltschadstoffe oder elterliche Betreuung während des frühen postnatalen Lebens können Entwicklung, Physiologie und Fitness der Nachkommen beeinflussen. Die Mechanismen, die der Übertragung solcher Merkmale über eine oder mehrere Generationen zugrunde liegen, sind weitgehend unbekannt, aber die DNA-Methylierung, RNA und Nukleosomen wurden als Vermittler einer solchen epigenetischen Vererbung vorgeschlagen. Am Ende der männlichen Keimzellentwicklung wird Chromatin umfassend umgestaltet, was zu einer sehr kompakten Kernarchitektur in den Spermatozoen führt, die mit der Befruchtung kompatibel ist. Während dieses Prozesses werden die Nukleosomen weitgehend aus dem Sperma von Säugetieren und Menschen entfernt und durch Protamine ersetzt. Das EU-finanzierte Projekt NUCLEOSOME RETENTION (Dissecting the mechanism of nucleosome retention in mouse spermatozoa) hat diese Arbeit und andere Forschungen erneut untersucht, die die Position der zurückgehaltenen Nukleosomen infrage stellen. Bisherige Untersuchungen, die von verschiedenen Gruppen unternommen wurden, zu denen auch die Gasteinrichtung des NUCLEOSOME RETENTION-Projektes gehört, haben gezeigt, dass ein Bruchteil von Nukleosomen, die in Mäusen und Menschen zurückgehalten werden, üblicherweise in den genregulatorischen Regionen des Genoms anzutreffen sind. Eine andere Gruppe berichtete die Lage der Nukleosomen in repetitiven Regionen des Genoms von Menschen- und Rinder-Spermatozoen. Um die Orte der Nukleosomen-Belegung in Säugerspermatozoen neu zu bewerten, analysierten die Forscher erneut die Rohdaten von mit Nukleosomen assoziierter DNA aus menschlichem Sperma und Rindersperma. Sie fanden heraus, dass die veröffentlichten Ergebnisse zu Rindersperma und menschlichem Sperma durch die Verwendung ungeeigneter Berechnungen zur Analyse widerlegt werden. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Developmental Cell in dem Artikel ‘Alternative Computational Analysis Shows No Evidence for Nucleosome Enrichment at Repetitive Sequences in Mammalian Spermatozoa’ veröffentlicht. Die Forschungsergebnisse des NUCLEOSOME RETENTION-Projekts haben teilweise, die Debatte über die Lage der Nukleosomen während Entwicklung des Säugetierspermas geklärt. Die verwendeten und entwickelten Methoden haben eine solide Wissensbasis für die bioinformatische Analyse geliefert, die in Zukunft für die Aufzeichnung der Nukleosomen in Maussperma angewandt werden. Wichtig ist, dass die Arbeit, die Grundlagen für weitere funktionelle Studien zur epigenetischen Vererbung väterlicherseits gelegt hat.
Schlüsselbegriffe
Nukleosomen, epigenetische Vererbung, NUCLEOSOME RETENTION, Säugetierspermien, Bioinformatik
