ट्रांसजनरेशनल एपिजेनेटिक इनहेरिटेंस (Transgenerational Epigenetic Inheritance)

ट्रांसजनरेशनल एपिजेनेटिक इनहेरिटेंस (Transgenerational Epigenetic Inheritance) एपिजेनेटिक जानकारी का पीढ़ियों तक संचरण है — जिसमें डीएनए अनुक्रम में कोई परिवर्तन नहीं होता — जिसमें ऐसी संतानें भी शामिल हैं जो स्वयं कभी मूल ट्रिगर के संपर्क में नहीं आईं। यह एपिजेनेटिक्स में सबसे अधिक बहस वाले विषयों में से एक है, क्योंकि जर्मलाइन (germline) और प्रारंभिक भ्रूण में जीनोम लगभग पूर्ण एपिजेनेटिक रीप्रोग्रामिंग (epigenetic reprogramming) से गुजरता है, जिससे अधिकांश अधिग्रहीत निशान मिट जाने चाहिए।

Definition

ट्रांसजनरेशनल एपिजेनेटिक इनहेरिटेंस (Transgenerational Epigenetic Inheritance) एक पर्यावरणीय या प्रयोगात्मक रूप से प्रेरित एपिजेनेटिक स्थिति का जर्मलाइन (germline) के माध्यम से उन पीढ़ियों तक स्थिर संचरण है जो प्रेरक स्थिति के सीधे संपर्क में नहीं थीं, जो डीएनए अनुक्रम परिवर्तन के बजाय डीएनए मेथिलिकरण (DNA methylation), क्रोमेटिन अवस्थाओं (chromatin states), या छोटे आरएनए (small RNAs) जैसे वाहकों द्वारा मध्यस्थ होता है।

Scope

यह प्रविष्टि इंटरजनरेशनल (intergenerational) और वास्तविक ट्रांसजनरेशनल (transgenerational) प्रभावों के बीच अंतर करती है, रीप्रोग्रामिंग बाधा की व्याख्या करती है जिससे किसी भी विरासत में मिले निशान को बचना चाहिए, विरासत में मिली जानकारी के संभावित वाहकों का सर्वेक्षण करती है, और मॉडल जीवों में साक्ष्य को मनुष्यों में बहुत कमजोर साक्ष्य के मुकाबले तौलती है। यह तंत्र और प्रमाणिक मानकों का एक संदर्भ उपचार है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

• वास्तविक ट्रांसजनरेशनल इनहेरिटेंस (transgenerational inheritance) को प्रत्यक्ष (इंटरजनरेशनल) जोखिम प्रभावों से कैसे अलग किया जाता है?
• कौन से आणविक वाहक जर्मलाइन (germline) और भ्रूण रीप्रोग्रामिंग (embryonic reprogramming) से बच सकते हैं?
• स्तनधारियों बनाम पौधों, नेमाटोड (nematodes) और मक्खियों में साक्ष्य कितना मजबूत है?
• मनुष्यों में विरासत का दावा करने के लिए किन प्रायोगिक नियंत्रणों की आवश्यकता है?

Key concepts

• इंटरजनरेशनल बनाम ट्रांसजनरेशनल प्रभाव
• जर्मलाइन और भ्रूण रीप्रोग्रामिंग
• इम्प्रिंटेड (Imprinted) और एस्केपी लोकी (escapee loci)
• छोटे आरएनए-मध्यस्थ विरासत
• F0-F1-F2-F3 पीढ़ीगत लेखांकन
• साझा पर्यावरण और आनुवंशिकी द्वारा भ्रम

Mechanisms

पर्यावरण से प्राप्त निशान को ट्रांसजनरेशनली (transgenerationally) विरासत में मिलने के लिए उसे जर्मलाइन (germline) में प्रवेश करना चाहिए और जीनोम-व्यापी रीप्रोग्रामिंग (genome-wide reprogramming) की दो तरंगों से बचना चाहिए — एक बार प्राइमोर्डियल जर्म कोशिकाओं (primordial germ cells) में और एक बार निषेचन के बाद — जो सामान्यतः मेथिलिकरण (methylation) को मिटा देती हैं और क्रोमेटिन (chromatin) को रीसेट करती हैं (Reik et al., 2001)। संभावित वाहक जो बच सकते हैं या फिर से स्थापित हो सकते हैं उनमें कुछ डीएनए-मेथिलिकरण (DNA-methylation) अवस्थाएँ, बरकरार हिस्टोन संशोधन (histone modifications), और जर्मलाइन छोटे आरएनए (germline small RNAs) शामिल हैं (Heard & Martienssen, 2014)। पीढ़ीगत लेखांकन केंद्रीय है: क्योंकि एक गर्भवती F0 मादा, उसका F1 भ्रूण, और उस भ्रूण के भीतर F2 जर्मलाइन सभी सीधे संपर्क में होते हैं, केवल F3 (या पैतृक रेखा के माध्यम से F2) तक बने रहने वाले प्रभाव ही वास्तविक ट्रांसजनरेशनल संचरण को प्रदर्शित करते हैं। चूहों में विंक्लोज़ोलिन (vinclozolin) से प्रेरित प्रभावों की पीढ़ियों तक बने रहने की एनवे एट अल. (Anway et al., 2005) की रिपोर्ट एक अक्सर उद्धृत लेकिन अक्सर जांचा जाने वाला उदाहरण है (Heard & Martienssen, 2014)।

Clinical relevance

यह विषय इस बात को आकार देता है कि पैतृक जोखिमों से वंशज के स्वास्थ्य पर पड़ने वाले प्रभावों के दावों की व्याख्या और मूल्यांकन कैसे किया जाना चाहिए। यह प्रविष्टि तंत्र और प्रमाणिक मानकों का वर्णन करती है और व्यक्तिगत निदान, पूर्वानुमान या उपचार का आधार नहीं है।

Epidemiology

ट्रांसजनरेशनल एपिजेनेटिक इनहेरिटेंस (Transgenerational Epigenetic Inheritance) के लिए मजबूत प्रायोगिक साक्ष्य मुख्य रूप से पौधों और अकशेरुकी जैसे कि केनोरहैब्डाइटिस एलिगेंस (Caenorhabditis elegans) से आते हैं, जिसमें स्तनधारियों में अधिक सीमित और विवादित साक्ष्य हैं; मानव साक्ष्य काफी हद तक अवलोकन संबंधी हैं और साझा पर्यावरण या आनुवंशिक भ्रम (genetic confounding) को आसानी से बाहर नहीं कर सकते हैं (Heard & Martienssen, 2014; Cavalli & Heard, 2019)।

History

गैर-आनुवंशिक विरासत में रुचि तब बढ़ी जब जर्मलाइन रीप्रोग्रामिंग (germline reprogramming) का मानचित्रण किया गया (Reik et al., 2001) और जब पशु प्रयोगों ने प्रेरित फेनोटाइप (phenotypes) की पीढ़ियों तक बने रहने की सूचना दी (Anway et al., 2005)। हर्ड और मार्टिएनसेन (Heard and Martienssen) की 2014 की समीक्षा, जिसका उपशीर्षक 'मिथ्स एंड मैकेनिज्म्स' (Myths and Mechanisms) था, ने अच्छी तरह से समर्थित अकशेरुकी और पौधों के निष्कर्षों को अति-व्याख्यायित स्तनधारी दावों से अलग करके समकालीन प्रमाणिक मानक स्थापित किया।

Debates

क्या स्तनधारियों में वास्तविक ट्रांसजनरेशनल इनहेरिटेंस (transgenerational inheritance) स्थापित है?

आलोचकों का तर्क है कि कई स्तनधारी रिपोर्टें F3 पीढ़ी तक पहुंचने में विफल रहती हैं, उनमें पर्याप्त नियंत्रण की कमी होती है, या वे निरंतर प्रत्यक्ष जोखिम और आनुवंशिक भ्रम (genetic confounding) को बाहर नहीं कर सकती हैं, इसलिए सबसे मजबूत यांत्रिक साक्ष्य पौधों और अकशेरुकी में ही रहते हैं।

Key figures

• Edith Heard
• Robert Martienssen
• Wolf Reik
• Michael Skinner
• Giacomo Cavalli

Seminal works

• reik-2001
• anway-2005
• heard-martienssen-2014

Frequently asked questions

स्तनधारियों में ट्रांसजनरेशनल इनहेरिटेंस (transgenerational inheritance) को सिद्ध करना इतना कठिन क्यों है?

क्योंकि स्तनधारी जीनोम को दो बार एपिजेनेटिक रूप से रीप्रोग्राम (reprogrammed) किया जाता है — जर्मलाइन (germline) में और निषेचन के बाद — अधिग्रहीत निशान आमतौर पर मिट जाते हैं, और क्योंकि एक गर्भवती मादा को उजागर करने से भ्रूण और उसकी जर्मलाइन (germline) एक साथ उजागर होती है, विरासत को प्रदर्शित करने के लिए नियंत्रित परिस्थितियों में कम से कम तीन पीढ़ियों का पालन करना आवश्यक है।

पीढ़ियों के बीच एपिजेनेटिक जानकारी कौन वहन करता है?

संभावित वाहकों में कुछ डीएनए-मेथिलिकरण (DNA-methylation) अवस्थाएँ, बरकरार हिस्टोन संशोधन (histone modifications), और जर्मलाइन (germline) में छोटे आरएनए (small RNAs) शामिल हैं, लेकिन इनमें से कौन से काम करते हैं, और कितनी विश्वसनीयता से, यह प्रजातियों में भिन्न होता है और एक सक्रिय शोध प्रश्न बना हुआ है।