Investigadores descubren el impacto del gen de los padres en el comportamiento de los niños

La paternidad no es la única forma en que las mamás y los papás influyen en el comportamiento de sus hijos. Los genes también importan. Y aunque la mayoría de nuestros genes se heredan por parejas; una copia de cada padre; las madres y los padres ejercen su influencia genética de diferentes maneras. Según una nueva investigación de científicos de la Universidad de Utah Health, cada padre tiene su propio impacto en las hormonas y otros mensajeros químicos que controlan el estado de ánimo y el comportamiento.

«Estamos realmente intrigados de que exista esta área sin explotar de la biología que controla nuestras decisiones», dice Christopher Gregg, Ph.D., investigador principal y profesor asociado en el Departamento de Neurobiología de U of U Health. Obtener una imagen más clara de los factores genéticos que dan forma al comportamiento es un paso crucial hacia el desarrollo de mejores diagnósticos y tratamientos para los trastornos psiquiátricos, dice.

En la edición del 8 de marzo de 2022 de la revista Informes de celdaEl equipo de investigación de Gregg informa que ciertos grupos de células en el cerebro de los ratones dependen exclusivamente de la copia de la madre de un gen que se necesita para producir mensajeros químicos esenciales en el cerebro llamados neurotransmisores. En estas células, la copia paterna del gen permanece desactivada. Sin embargo, en un órgano diferente, la glándula suprarrenal, ciertas células promueven la copia paterna del mismo gen. Allí, el gen está involucrado en la producción de la hormona del estrés, la adrenalina.

Después de identificar este cambio inesperado en el control parental de un solo gen, el equipo de Gregg demostró que tenía consecuencias en el comportamiento. Descubrieron que el gen de cada padre afectaba a los hijos e hijas de manera diferente: algunas decisiones en los hijos estaban controladas por el gen de la madre, mientras que los padres controlaban algunas decisiones en las hijas.

Desde una perspectiva evolutiva, esta forma de regulación genética puede reflejar diferentes prioridades de los padres, dice Gregg. “No todo el mundo tiene el mismo tipo de intereses, resultados y efectos selectivos”, explica. «Las hijas tienen que criar camadas. Los hijos a menudo se dispersan e irán a nuevos lugares». Por lo tanto, puede ser del interés de los padres influir de manera diferente en el comportamiento de sus hijos e hijas.

La revelación de que los alelos maternos y paternos del mismo gen a lo largo del eje cerebro-suprarrenal podrían tener consecuencias fenotípicas dispares, si no antagónicas, en el comportamiento es una observación intrigante».

Paul Bonthuis, Ph.D., primer autor, profesor asistente, Departamento de Biociencias Comparadas, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

«El eje cerebro-suprarrenal es una parte muy importante de la biología de los mamíferos que controla el comportamiento y afecta el estrés, el estado de ánimo, el metabolismo y la toma de decisiones», dice Gregg. Él dice que el descubrimiento es un primer paso hacia la comprensión de cómo los genes de los padres pueden afectar comportamientos más comunes y problemas de salud relacionados en las personas, desde enfermedades mentales y adicciones hasta cáncer y enfermedad de Alzheimer.

Definición de toma de decisiones

En el estudio actual, Gregg y sus colegas se centraron principalmente en un gen llamado dopa descarboxilasa, que las neuronas necesitan para producir dopamina, serotonina y norepinefrina; neurotransmisores que regulan una variedad de funciones, desde el estado de ánimo hasta el movimiento.

Las copias del gen de la dopa descarboxilasa de ambos padres están activas en el cerebro, pero Gregg y sus colegas encontraron previamente una ligera preferencia en todo el cerebro por la copia materna. Para determinar si esta preferencia estaba localizada en células o regiones cerebrales particulares, el equipo modificó genéticamente ratones para que adhirieran una etiqueta fluorescente a la enzima dopa descarboxilasa: roja si se produjo usando un gen heredado de mamá, azul si un gen de papá ya lo había hecho. usado. Luego, podrían simplemente mirar bajo el microscopio para ver qué copia parental del gen estaba activa.

Después de examinar todo el cerebro del ratón, encontraron 11 regiones que contenían grupos de neuronas que usaban solo la copia materna del gen de la dopa descarboxilasa. La dopa descarboxilasa también se usa en la glándula suprarrenal, donde se necesita para producir la hormona adrenalina que desencadena respuestas de «lucha o huida» ante el peligro o el estrés. Allí encontraron grupos de células que dependían exclusivamente de la copia genética heredada de papá.

Dado que la dopa descarboxilasa es tan importante en la regulación del estrés, el miedo, la ansiedad y el procesamiento de recompensas, los investigadores querían saber cómo esta impronta le daba a cualquiera de los padres más influencia sobre ciertos comportamientos de su descendencia.

Para averiguarlo, analizaron cómo los ratones con mutaciones en cualquiera de las copias del gen buscaban comida. Los ratones en sus experimentos eran libres de explorar, actuando sobre miedos y motivaciones en conflicto como lo harían en la naturaleza. Sus movimientos cuando asumieron riesgos, se retiraron a un lugar seguro y reanudaron la búsqueda de alimento parecían en su mayoría aleatorios, pero el equipo de Gregg usó algoritmos de aprendizaje automático para encontrar patrones en el comportamiento complejo. Al dividir el comportamiento de búsqueda de alimento en módulos, identificaron diferencias de comportamiento asociadas con la copia de genes de dopa descarboxilasa de cada padre.

Estos experimentos muestran que simplemente deshabilitar la copia de un padre en un grupo seleccionado de celdas es suficiente para tener un impacto significativo en el comportamiento. Gregg dice que su equipo tiene indicios de que varios genes son propensos a este tipo de sesgo hacia el uso de una copia de los padres.

«Sueño con este nuevo campo de la genética decisional, donde descubrimos sistemáticamente las copias de los genes parentales que controlan decisiones y acciones específicas en contextos particulares», dice Gregg. Dichos estudios podrían llevar a los investigadores a células y circuitos neuronales con roles conductuales previamente no reconocidos.