Епігенетика: що управляє нашим генетичним кодом?

Відео: Як включити генетичний код Російських

В останні роки медична наука все частіше переключає свою увагу з вивчення генетичного коду на таємничі механізми, за допомогою яких ДНК реалізовує свій потенціал: упаковується і взаємодіє з протеїнами наших клітин.

Так звані епігенетичні фактори успадкованого, оборотні і грають колосальну роль в збереженні здоров`я цілих поколінь.

Епігенетичні зміни в клітині можуть запускати рак, неврологічні і психічні захворювання, аутоімунні порушення - Не дивно, що епігенетика приковує увагу лікарів і дослідників з різних областей.

Недостатньо, щоб у ваших генах була закодована правильна послідовність нуклеотидів. Експресія кожного гена - це неймовірно складний процес, який вимагає ідеальної координації дій відразу декількох молекул-учасників.

Епігенетика створює для медицини і науки додаткові проблеми, в яких ми тільки починаємо розбиратися.

Кожна клітинка нашого тіла (за небагатьма винятками) містить одну і ту ж ДНК, подаровану батьками. Проте, не всі частини ДНК можуть одночасно бути активними. У клітинах печінки працюють одні гени, в клітинах шкіри інші, в нервових клітинах треті - саме тому наші клітини разюче відрізняються один від одного і мають власну спеціалізацію.

Епігенетичні механізми гарантують, що в клітці певного типу буде працювати код, властивий тільки цьому типу.

Протягом людського життя ті чи інші гени можуть «спати» або раптово активуватися. На ці малозрозумілі зміни впливають мільярди життєвих подій - переїзд в нову місцевість, розлучення з дружиною, відвідування спортзалу, похмілля або зіпсований бутерброд. Практично всі події в житті, великі і маленькі, здатні вплинути на активності тих чи інших генів всередині нас.

визначення епігенетики

Протягом багатьох років слова «епігенезису» і «епігенетика» використовувалося в самих різних областях біології, і лише порівняно недавно вчені прийшли до консенсусу, встановивши їх остаточне значення. Тільки в 2008 році на зустрічі в Колд-Спрінг-Харбор з плутаниною було покінчено раз і назавжди - було запропоновано офіційне визначення епігенетики і епігенетичних змін.

Епігенетичні зміни - це успадковані зміни в експресії генів і фенотипе клітини, які не зачіпають послідовності самої ДНК. Під фенотипом розуміють всю сукупність характеристик клітини (організму) - в нашому випадку це і структура кісткової тканини, і біохімічні процеси, інтелект і поведінку, відтінок шкіри і колір очей і т.д.

Звичайно, фенотип організму залежить від його генетичного коду. Але чим далі вчені заглиблювалися в питання епігенетики, тим очевидніше ставало, що деякі характеристики організму успадковуються через покоління без змін генетичного коду (мутацій).

Для багатьох це стало одкровенням: організм може змінюватися без зміни генів, і передавати ці нові риси нащадкам.

Епігенетичні дослідження останніх років довели, що фактори навколишнього середовища - проживання серед курців, постійні стреси, неправильне харчування - можуть привести до серйозних збоїв у функціонуванні генів (але не в їх структурі), і що ці збої легко передаються наступним поколінням. Хороша новина в тому, що вони оборотні, і в якомусь N-ном поколінні можуть розчинитися без сліду.

Щоб краще зрозуміти силу епігенетики, уявімо собі наше життя у вигляді довгого кіно.

Наші клітини - актори і актриси, а наша ДНК - це заздалегідь підготовлений сценарій, в якому кожне слово (ген) дає акторського складу потрібні команди. У цій картині епігенетика - режисер. Сценарій може бути одним і тим же, але режисер наділений владою видаляти певні сцени і фрагменти діалогів. Так і в житті, епігенетика вирішує, що і як скаже кожна клітинка нашого величезного тіла.

Епігенетика і здоров`я

Метилирование, зміни в білках-гістонів або нуклеосоме ( «пакувальників ДНК») можуть успадковуватися і приводити до хвороб.

Найбільш вивченим аспектом епігенетики є метилювання. Це процес приєднання метильних (СН3-) груп до ДНК.

Зазвичай метилювання впливає на транскрипцію генів - копіювання ДНК на РНК, або перший крок в реплікації ДНК.

Дослідження 1969 вперше показало, що метилування ДНК здатне змінити довготривалу пам`ять індивідуума. З того моменту роль метилування в розвитку численних захворювань стала більш зрозумілою.

Захворювання імунної системи

Зібрані за останні роки факти говорять нам про те, що втрата епігенетичного контролю над складними імунними процесами може призвести до аутоімунних захворювань. Так, аномальне метилювання в Т-лімфоцитах спостерігають у людей, які страждають вовчак - запальним захворюванням, при якому імунна система вражає органи і тканини господаря.

Інші вчені впевнені, що метилування ДНК - це справжня причина розвитку ревматоїдного артриту.

Нейропсихіатричні захворювання

Деякі психічні хвороби, розлади аутистичного спектру і нейродегенеративні захворювання пов`язані з епігенетичних компонентом. Зокрема, з ДНК-метилтрансферази (DNMT) - групою ферментів, що передають метильную групу на нуклеотидні залишки ДНК.

Вже практично доведена роль метилування ДНК в розвитку хвороби Альцгеймера. Велике дослідження виявило, що навіть при відсутності клінічних симптомів гени нервових клітин у хворих, схильних до хвороби Альцгеймера, метиловані інакше, ніж в нормальному мозку.

Теорія про роль метилування в розвитку аутизму була запропонована давно. Численні розтину з вивченням мозку хворих людей підтверджують, що в їх клітинах недостатньо протеїну MECP2 (метил CpG-зв`язуючий білок 2). Це винятково важлива субстанція, що зв`язує і активує метиловані гени. За відсутності MECP2 порушується робота головного мозку.

Онкологічне захворювання

Достовірно відомо, що рак залежить від генів. Якщо до 80-х років вважали, що справа тільки в генетичних мутаціях, то тепер вчені знають про роль епігенетичних чинників у виникненні, прогресуванні раку, і навіть в його стійкості до лікування.

У 1983 році рак став першою хворобою людини, яку пов`язали з епігенетикою. Тоді вчені виявили, що клітини колоректального раку набагато менше метиловані, ніж нормальні клітини кишечника. Брак метильних груп призводить до нестабільності в хромосомах, і запускається онкогенез. З іншого боку, надлишок метильних груп в ДНК «присипляє» деякі гени, відповідальні за придушення раку.

Оскільки епігенетичні зміни оборотні, то подальші дослідження відкрили дорогу до інноваційної терапії раку.

В оксфордському журналі Carcinogenesis від 2009 року вчені писали: «Той факт, що епігенетичні зміни, на відміну від генетичних мутацій, потенційно оборотні і можуть бути відновлені до нормального стану, робить епігенетичні терапію перспективною опцією».

Епігенетика все ще є молодою наукою, але завдяки багатогранному впливу епігенетичних змін на клітини, її успіхи вже сьогодні вражають уяву. Шкода, що не раніше ніж через 30-40 років наші нащадки зможуть повністю усвідомити, як багато вона значить здоров`я людства.