Epigenetika kihívások az
ökotoxikológiában Bakonyi Gábor és Szabó Borbála Szent István Egyetem, Gödöllő Állattani és Állatökológiai Tanszék V. ÖKOTOXIKOLÓGIAI KONFERENCIA, MAGYAR ÖKOTOXIKOLÓGIAI TÁRSASÁG, BUDAPEST, 2015 24/1
GMO Nanotechnológia Epigenetika
24/2
Populáció Társulás Ökoszisztéma
K Ö R N Y E Z E T 24/3
500
400
400
300
300
DB
DB
500
200
200
100
100
0 2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
0 2004
2006
ÉV
2008
2010
2012
2014
2016
ÉV
Google Tudós keresés: epigenomics+ecotoxicology szavakra
Transzkripció 24/4
Multigenerációs hatás
Transzgenerációs hatás
24/5
Háttér Legfontosabb (legismertebb) epigenetikai jelenségek
DNS-metiláció Transzkripció Hiszton modifikáció
Transzláció
Mikro-RNS szerepe
Kromoszóma modifikáció 24/6
DNS-metiláció
DNS kettős spirál
citozin
5-metil-citozin
génexpresszió gátlás vagy serkentés 24/7
Hiszton modifikáció
nukleoszóma
24/8
Mikro-RNS szerepe
mRNS degradáció és/vagy transzláció gátlás
24/9
24/10
Kromoszóma modifikáció
Telomer hossza – idővel rövidül Következmény: kromoszóma fúzió, vagy degradáció 24/11
Epigenetikai hatásokat kiváltó tényezők – transzgenerációs jelenségek Xenobiotikumok
Stressz
Táplálék
Viselkedés 24/12
Folsomia candida
Inszekticid hatás: Trebon 10F
Transzgenerációs hatás petenagyságra
Multigenerációs hatás petenagyságra Szabó-Bakonyi, nem publikált adatok
24/13
Biomphalaria glabrata
F1 generáció (hatás )
Szülőket érő stressz hatás Ragadozó jelenléte Kontroll
Ragadozó jelenléte (P)
Kikelésig eltelt idő (nap)
Kelési siker
24/14
Túlélési arány
Ragadozó + Ragadozó -
Plautz, S. C., Guest, T., Funkhouser, M. A., & Salice, C. J. (2013). Transgenerational crosstolerance to stress: parental exposure to predators increases offspring contaminant tolerance. Ecotoxicology, 22(5), 854-861. (előző dia is)
Idő (óra)
Fiatalok túlélése 300 ug/L cadmium koncentráció mellett
Ökotoxikológiai következmények I.-IV. (I.) A környezeti kockázat becslés felülvizsgálata 1. a veszély azonosítása – van-e kapcsolat az epigenetikai változás és káros hatás között? 2. dózis-válasz értékelés – van-e dózis-hatás kapcsolat?
3. az expozíció becslése – van-e toxikokinetikus, vagy toxikodinamikus hatása? 4. a kockázat jellemzése – jelent-e tényleges kockázatot a populációra az epigenetikai változás? 24/16
(II.) Dózis-hatás vizsgálat: ok és az okozat kapcsolata nehezebben detektálható Hagyományos koncepció Közönséges televényféreg
Somogyi, Z., Kiss, I., Kádár, I., & Bakonyi, G. (2007). Toxicity of selenate and selenite to the potworm Enchytraeus albidus (Annelida: Enchytraeidae): a laboratory test. Ecotoxicology, 16(4), 379384. 24/17
Van-e hatás az utódok ivarsejtjeire?
Fenotípus változik? Életmenet stratégia váltás?
Populációs változások? Új kérdések
Hány generáción keresztül öröklődik?
24/18
(III.) Korábbi, ismeretlen eredetű ökotoxikológiai eseményt a következmények alapján becsülhetünk – „epigenetikai lábnyom” koncepció
?
24/19
A teljes DNS metiláció újszülöttek köldökzsinórvérében %
Guerrero-Preston, R., Goldman, L. R., Brebi-Mieville, P., Ili-Gangas, C., LeBron, C., Witter, F. R., ... & Sidransky, D. (2010). Global DNA hypomethylation is associated with in utero exposure to cotinine and perfluorinated alkyl compounds. Epigenetics, 5(6), 539-546.
Hipometiláció (mindegyik átlag szignifikánsan különböző
Nemdohányzó
Passzív dohányos
Aktív dohányos
24/20
(IV.) Stressz-rezisztencia alakulhat ki. Hősokk
F1 F2 F3
Artemia salina
F1 F2 F3
1. Hőstressz fehérje mennyisége nő 2. Hiszton H3 és H4 farok acetilációja változik 3. DNS metilációs mintázat változik Nincs változás
24/21
Túlélők aránya
A hősokknak kitett állatok túlélése javul Norouzitallab, P., Baruah, K., Vandegehuchte, M., Van Stappen, G., Catania, F., Bussche, J. V., ... & Bossier, P. (2014). Environmental heat stress induces epigenetic transgenerational inheritance of robustness in parthenogenetic Artemia model. The FASEB Journal, 28(8), 3552-3563. (előző dia is)
Kezelt Kontroll
Idő (óra)
Ökotoxikológiai nehézségek (válogatás) – ötletek
1. Laboratóriumi kísérletek relevanciája a természetben 2. Újabb xenobiotikum hatás már módosult epigenomra 3. Xenobiotikum keverékek hatásai 4. Életközösség szintű értelmezés
24/23
Köszönöm a figyelmüket! Kezünkben a jövő?
24/24
