Pewarisan Epigenetik Transgenerasi

Pewarisan epigenetik transgenerasi adalah transmisi informasi epigenetik — tanpa perubahan dalam urutan DNA — lintas generasi, termasuk kepada keturunan yang tidak pernah terpapar pemicu asli. Ini adalah salah satu topik yang paling banyak diperdebatkan dalam epigenetika, karena genom mengalami pemrograman ulang epigenetik yang hampir lengkap di garis benih dan embrio awal, yang seharusnya menghapus sebagian besar tanda yang diperoleh.

Definition

Pewarisan epigenetik transgenerasi adalah transmisi stabil dari keadaan epigenetik yang diinduksi secara lingkungan atau eksperimental melalui garis benih ke generasi yang tidak terpapar langsung pada kondisi pemicu, dimediasi oleh pembawa seperti metilasi DNA, keadaan kromatin, atau RNA kecil daripada oleh perubahan urutan DNA.

Scope

Entri ini membedakan efek intergenerasi dari efek transgenerasi yang sebenarnya, menjelaskan penghalang pemrograman ulang yang harus dilewati oleh setiap tanda yang diwariskan, mensurvei pembawa informasi yang diwariskan yang mungkin, dan menimbang bukti pada organisme model dibandingkan dengan bukti yang jauh lebih lemah pada manusia. Ini adalah perlakuan referensi tentang mekanisme dan standar pembuktian, bukan panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana pewarisan transgenerasi yang sebenarnya dibedakan dari efek paparan langsung (intergenerasi)?
• Pembawa molekuler mana yang dapat bertahan dari pemrograman ulang garis benih dan embrio?
• Seberapa kuat bukti pada mamalia dibandingkan pada tumbuhan, nematoda, dan lalat?
• Kontrol eksperimental apa yang diperlukan untuk mengklaim pewarisan pada manusia?

Key concepts

• Efek intergenerasi versus transgenerasi
• Pemrograman ulang garis benih dan embrio
• Lokus tercetak dan lolos
• Pewarisan yang dimediasi RNA kecil
• Penghitungan generasi F0-F1-F2-F3
• Pengganggu oleh lingkungan dan genetika bersama

Mechanisms

Agar tanda yang diperoleh secara lingkungan dapat diwariskan secara transgenerasi, tanda tersebut harus masuk ke garis benih dan bertahan dari dua gelombang pemrograman ulang genomik — sekali dalam sel germinal primordial dan sekali setelah pembuahan — yang biasanya menghapus metilasi dan mengatur ulang kromatin (Reik et al., 2001). Pembawa kandidat yang mungkin lolos atau dapat dibentuk kembali meliputi keadaan metilasi DNA tertentu, modifikasi histon yang dipertahankan, dan RNA kecil garis benih (Heard & Martienssen, 2014). Penghitungan generasi adalah hal utama: karena betina F0 yang hamil, janin F1-nya, dan garis benih F2 di dalam janin tersebut semuanya terpapar langsung, hanya efek yang bertahan hingga F3 (atau F2 melalui garis paternal) yang menunjukkan transmisi transgenerasi yang sebenarnya. Laporan Anway et al. (2005) tentang efek yang diinduksi vinclozolin yang bertahan lintas generasi pada tikus adalah contoh yang sering dikutip tetapi juga sering diteliti (Heard & Martienssen, 2014).

Clinical relevance

Topik ini membentuk cara klaim bahwa paparan leluhur memengaruhi kesehatan keturunan harus diinterpretasikan dan dinilai. Entri ini menjelaskan mekanisme dan standar pembuktian dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis, prognosis, atau pengobatan individu.

Epidemiology

Bukti eksperimental yang kuat untuk pewarisan epigenetik transgenerasi sebagian besar berasal dari tumbuhan dan invertebrata seperti Caenorhabditis elegans, dengan bukti yang lebih terbatas dan diperdebatkan pada mamalia; bukti pada manusia sebagian besar bersifat observasional dan tidak dapat dengan mudah mengesampingkan lingkungan bersama atau pengganggu genetik (Heard & Martienssen, 2014; Cavalli & Heard, 2019).

History

Minat pada pewarisan non-genetik tumbuh seiring dengan pemetaan pemrograman ulang garis benih (Reik et al., 2001) dan ketika eksperimen hewan melaporkan persistensi fenotipe yang diinduksi lintas generasi (Anway et al., 2005). Tinjauan Heard dan Martienssen tahun 2014, yang secara tajam diberi subjudul 'Mitos dan Mekanisme', menetapkan standar pembuktian kontemporer dengan memisahkan temuan invertebrata dan tumbuhan yang didukung dengan baik dari klaim mamalia yang ditafsirkan secara berlebihan.

Debates

Apakah pewarisan transgenerasi yang sebenarnya telah ditetapkan pada mamalia?

Para kritikus berpendapat bahwa banyak laporan mamalia gagal mencapai generasi F3, tidak memiliki kontrol yang memadai, atau tidak dapat mengesampingkan paparan langsung yang berkelanjutan dan pengganggu genetik, sehingga bukti mekanistik terkuat tetap ada pada tumbuhan dan invertebrata.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Mengapa pewarisan transgenerasi begitu sulit dibuktikan pada mamalia?

Karena genom mamalia diprogram ulang secara epigenetik dua kali — di garis benih dan setelah pembuahan — tanda yang diperoleh biasanya terhapus, dan karena memaparkan betina hamil secara bersamaan memaparkan janin dan garis benihnya, menunjukkan pewarisan memerlukan pengamatan setidaknya tiga generasi dalam kondisi terkontrol.

Apa yang membawa informasi epigenetik antar generasi?

Pembawa kandidat meliputi keadaan metilasi DNA tertentu, modifikasi histon yang dipertahankan, dan RNA kecil di garis benih, tetapi mana di antara ini yang beroperasi, dan seberapa andal, berbeda antar spesies dan tetap menjadi pertanyaan penelitian yang aktif.