Wer gibt laut einer aktuellen Studie die meisten genetischen Mutationen an seine Kinder weiter?

Wenn ein Paar bei der Kindersuche mit den ersten Schwierigkeiten konfrontiert wird, beginnen die Ärzte, nach Gründen in der Gesundheit der Mutter zu suchen. Obwohl der Vater irgendeiner Form von Tests unterzogen wird, ist es normalerweise die Frau, die nach den Gründen für die Nichtschwangerschaft befragt wird.

Neue Daten aus einer kürzlich durchgeführten wissenschaftlichen Studie bieten jedoch Werkzeuge, damit bei Menschen über 40 bei der Planung der Ankunft des Kindes beide Elternteile gleichermaßen getestet werden. Laut Forschern der Rockefeller University „Mehr neue Mutationen von Müttern werden von Vätern vererbt.“

ArbeitVeröffentlicht im Magazin Natürliche Ökologie & EvolutionEr erklärte warum Männliche Fruchtfliegen Ältere Menschen geben Mutationen eher an ihre Nachkommen weiter Kann Aufschluss über das Risiko genetischer Erkrankungen beim Menschen geben.

Altern ist ein komplexer biologischer Prozess, der von Veränderungen begleitet wird Genexpression und Mutationslast. Bei vielen Arten, einschließlich Menschen, geben alternde Eltern elterlich vererbte De-novo-Mutationen weiter; Die zelluläre Grundlage und die Zelltypen, die dieses Muster antreiben, seien jedoch noch unklar, argumentierten die Forscher, was zur Untersuchung des Phänomens führte. Um die eigentlichen Ursachen dieses Phänomens zu untersuchen, haben wir eine Einzelzell-RNA-Sequenzierung in Hoden von jungen und alten männlichen Drosophila und eine Genomsequenzierung (DNA-Sequenzierung) in somatischem Gewebe derselben Fliegen durchgeführt.“

Und sie hoben hervor: „Wir fanden heraus, dass frühe Keimzellen von alten und jungen Fliegen mit ähnlichen Mutationslasten in die Spermatogenese eintreten, aber alte Fliegen sind weniger in der Lage, Mutationen während der Spermatogenese zu beseitigen. Mutationen In älteren Zellen können sie während der Spermatogenese zunehmen.

Sie fanden auch heraus, dass viele dieser Mutationen durch die körpereigenen genetischen Reparaturmechanismen während der Spermatogenese in jungen Fruchtfliegen eliminiert werden, aber Sie klammern sich nicht an das Sperma alter Fliegen.

Evan Witt, ehemaliger Doktorand im Labor von Li Zhao und jetzt Computerbiologe bei BioMarin Pharmaceuticals, fasst zusammen: „Wir haben versucht zu testen, ob die alte Keimbahn bei der Reparatur von Mutationen weniger effizient ist oder ob die alte Keimbahn sie initiiert. Und mutiert .“ „Unsere Ergebnisse zeigen tatsächlich beides. In jeder Phase Spermienbildung„Alte Fliegen haben mehr Mutationen pro RNA-Molekül als junge Fliegen“, betont der Erstautor der Arbeit.

Wie die Forscher beobachteten, werden Gene durch wenige Reparaturmechanismen in Ordnung gehalten. Spermien müssen länger arbeiten, weil sie die höchste Genexpressionsrate aller Organe aufweisen. Außerdem weisen Gene, die in Spermien stark exprimiert werden, weniger Mutationen auf als solche, die dies nicht tun.

Eine Theorie, die erklärt, warum Spermien so viele Gene exprimieren, ist, dass es sich um irgendeine Art handeln könnte Genetischer ÜberwachungsmechanismusDies kann man sich als „Selbstkontrolle“ vorstellen: eine Möglichkeit, problematische Mutationen aufzudecken und dann zu eliminieren.

Bei älteren Spermien haben Forscher nun herausgefunden, dass dieser Mechanismus offenbar schief geht. Frühere Forschungen hatten bereits darauf hingewiesen, dass ein fehlerhafter transkriptionsgekoppelter Reparaturmechanismus, der nur transkribierte Gene repariert, dafür verantwortlich sein könnte.

Um zu diesen Ergebnissen zu gelangen, führten Wissenschaftler des Labors für Evolutionäre Genetik und Genomik der Universität eine Einzelzellsequenzierung an RNA aus den Hoden von etwa 300 Fruchtfliegen durch, von denen die Hälfte jung (48 Stunden) und die andere Hälfte alt (25) waren. Tage).

In einer Untersuchung, die sie 2019 begannen, sequenzierten sie das Genom jeder Fliege, um zu verstehen, ob die gefundenen Mutationen von den Eltern der Fliegen geerbt wurden oder de novo in der Keimbahn der einzelnen Fliege entstanden sind. „Wir können direkt sagen, dass diese Mutation nicht in der DNA derselben Fliege in ihren Körperzellen ist“, sagte Witt. Wir wissen Es handelt sich um eine De-novo-Mutation“.

Nun besteht der nächste Schritt, so Witt, darin, die Analyse auf ältere Fliegen auszudehnen und zu testen, ob dieser transkriptionelle Reparaturmechanismus auftritt oder nicht, und wenn ja, die dafür verantwortlichen Wege zu identifizieren.

Da Fruchtfliegen eine hohe Fortpflanzungsrate haben, kann die Untersuchung ihrer Mutationsmuster für Forscher neue Erkenntnisse liefern. Die Wirkung neuer Mutationen auf die menschliche Gesundheit und Evolution.

„Ob eine hochmutierte männliche Keimbahn mehr oder weniger fruchtbar ist als eine weniger mutierte, ist weitgehend unbekannt. Außer auf Bevölkerungsebene gibt es dazu nicht viele Studien. Wenn Menschen mehr Mutationen von älteren Eltern erben, erhöht das die Chancen.“ Genetische Störungen De novo oder bestimmte Krebsarten“, sagte Witt.

Obwohl der Fruchtbarkeitserhalt vor allem bei Frauen bekannt ist, kann er auch bei Männern durchgeführt werden. Aktuellen Studien zufolge ist die Das fortgeschrittene väterliche Alter kann mit einigen Begleiterkrankungen einhergehenwie Zwergwuchs oder Autismus, so ist die Kryokonservierung von Spermien eine gute Alternative für Männer über 40, die nicht in einer Partnerschaft leben.

Es ist eine einfache Technik, eine Probe wird durch Masturbation gewonnen, dann ins Labor gebracht, analysiert und kryokonserviert. Diese Kryokonservierung kann jahrelang dauern, bis die Patientin den besten Moment findet, um durch einen Partner oder eine komplexere Technik der assistierten Reproduktion eine Schwangerschaft zu erreichen.

Die Kryokonservierung von Spermien wird dringend bei Patienten empfohlen, die sich einer Chemotherapie oder Strahlentherapie unterziehen und die Vaterschaft wünschen oder sehr jung sind, da diese Behandlungen die Spermienproduktion dauerhaft beeinträchtigen können.

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