Курение мужчин в подростковом возрасте влияет на эпигеном их будущих детей

В журнале Clinical Epigenetics вышло исследование, посвященное эпигенетическим изменениям, связанным с курением родителей. Международная группа ученых обнаружила, что сильнее всего на метилирование ДНК потомства влияет курение отцов в возрасте до 15 лет. У людей, чьи отцы начали курить в подростковом возрасте, были обнаружены 19 гиперметилированных участков ДНК, 14 из которых находились в генах. Эти сайты метилирования оказались связаны с иммунным ответом, астмой и ожирением.

В исследовании приняли участие 875 человек возрастом от 7 до 50 лет. У 328 участников отец курил до их зачатия; у 64 отец начали курить в возрасте до 15 лет. Также у 263 участников курила мать, а еще 240 человек курили сами. У всех участников брали периферическую кровь и проводили анализ метилирования.

Ученые провели полноэпигеномный поиск ассоциаций (EWAS) и сравнили метилирование ДНК двух групп участников: тех, чьи отцы никогда не курили, и тех, у кого отцы курили в любом возрасте до зачатия детей. У испытуемых второй группы были обнаружены два гипометилированных CpG в генах PRR5 и CENPP.

Далее исследователи сравнили метилирование периферической крови тех, чьи отцы начали курить в возрасте до 15 лет, с потомством некурящих отцов. Были обнаружены 19 гиперметилированных сайтов CpG, относящихся к 14 генам и пяти спейсерам — некодирующим участкам ДНК. Среди них был ген NTRK2, связанный с астмой, гены DNAJC14 и TPCN1, ассоциированные с хрипящим дыханием, а также FAM53B и NTRK2, связанные с весом и индексом массы тела.

Исследователи обнаружили 33 сайта CpG, метилирование которых было связано с курением самих участников, и 14 сайтов CpG, на метилирование которых влияло курение матери. Влияние материнского и собственного курения отличалось от влияния курения отца. Если учесть эффект курения матери во время беременности, 13 из 19 ранее обнаруженных CpG оставались значимо ассоциированными с курением отца.

Поскольку курение отца в пубертатном возрасте оказалось наиболее значимым, авторы дополнительно исследовали биологическую роль полученных результатов. С помощью eFORGE TF они проанализировали регуляторную роль найденных CpG. Исследователи показали обогащение 27 сайтов связывания транскрипционных факторов в CD4+ T-клетках, которые пересекались с семью CpG, связанными с курением отца в подростковом возрасте.

Также 11 из 19 CpG коррелировали с экспрессией генов и пересекались с последовательностями промоторов. Они были ассоциированы с девятью другими признаками, такими как атопия и фракционный выдыхаемый оксид азота, курение, ИМТ, острый лимфобластный лейкоз, рак и болезнь Крона.

Ученые использовали базу данных String и данные о белковых взаимодействиях, чтобы выявить функциональную роль 14 генов, ассоциированных с выявленными CpG. Анализ показал сильную связь с генами TLR9 , CSF1R , NTRK2 , PTPN11 и IL34, участвующими в иммунном ответе. Анализ обогащения молекулярных функций показал связь с экспрессией генов, воспалительной реакцией, врожденным иммунитетом и связыванием цитокинов.

Таким образом, курение мужчин в подростковом возрасте может вызывать эпигенетические изменения в гаметах, а впоследствии — у их детей. В свою очередь, эпигенетические изменения — метилирование ДНК — могут влиять на экспрессию генов, связанных с различными признаками у потомства курящих людей.

Паттерны метилирования в сперме отцов связаны с аутистическими чертами у их детей