Генетика - не приговор.

Подробности: Просмотров: 3895

"Генетика предполагает, а эпигенетика располагает". Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Питер Брайан Медавар.

Фактически до конца XX века в молекулярной биологии и генетике в частности доминировала, так называемая, геноцетрическая парадигма, предполагающая, что исключительно от генов зависит развитие организма, и этот процесс полностью детерминирован их работой. Однако, общая частота генных болезней в популяциях людей составляет около 5%. По данным Национального института рака США, только около 5% случаев рака у детей и подростков вызваны наследственными генетическими мутациями [22], наследственные опухолевые синдромы составляют около 5 - 10% всех случаев онкологических заболеваний [26, 27], и всего лишь около 1% здоровых людей являются носителями патогенных мутаций, многократно повышающих риск развития злокачественных новообразований [27]. Значит, вполне очевидно, что далеко не все предопределено «генетическими картами», выпавшими нам от природы.

Термин «эпигенетика» [1] в контексте образного выражения «эпигенетического ландшафта» впервые высказал английский биолог Конрад Уоддингтон в 1942 году. Предположение Уоддингтона о "эпигенетическом ландшафте" было революционным. По аналогии с географическим ландшафтом, на котором есть реки, текущие от истока к устью, можно представить себе развитие организма как течение реки — исток в данном случае станет зачатием, а устье — зрелостью. Однако не стоит забывать о рельефе, по которому пролегает речное русло: этой метафорой можно обозначить внешние условия, которые влияют на развитие организма. Лавина, камнепад или даже землетрясение могут иначе направить течение реки. Приспосабливаясь к новым условиям, организм претерпевает мутации, что составляет основу изменчивости — важнейшую часть биологической эволюции. В современной трактовке термин был введен в 1990 - е годы. Определение концепции эпигенетического признака, как "стабильно наследуемого фенотипа в результате изменений в хромосоме без изменений в ДНК - последовательности" была сформулирована в Cold Spring Harbor Laboratory в 2008 году. Благодаря развитию эпигенетической науки [2, 3] стало известно, что в качестве адаптивного ответа организма на изменения среды возможно негеномное наследование, то есть изменения наследуются, не затрагивая структуру ДНК и последовательность генов. Таким образом, на «генетическую судьбу» можно влиять при помощи эпигенетических факторов, таких как, образ жизни в целом, включающий физическую активность и питание [4]. ДНК содержит генетический код, который организм использует для построения и перестройки самого себя. Однако выяснилось, что многие гены работают непостоянно, а режим их "включения" зависит от внешних факторов. Так же существуют регуляторные механизмы, которые управляют генами, запускают процесс реализации генетической программы в определенное время и с определенной активностью. Основными являются процессы метилирования ДНК, модификация гистонов, ремоделирование хроматина, регуляция на уровне РНК, прионизация белков [1, 5]. Изучение эпигенетических механизмов позволяет понять, что наш образ жизни, физическая активность, привычки и питание влияют на экспрессию генов [6] у нас самих и будущих поколений. Экспрессией генов - называют процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (нуклеотидной последовательности цепи ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Активность генов не постоянна и изменяется под воздействием различных факторов среды/образа жизни, так как они влияют на регуляторные механизмы активности генов. Гены могут «включатся» (экспрессироваться) и «выключатся» (репрессироваться), не затрагивая первичной структуры ДНК. Такая эпигенетическая регуляция активности генов есть процесс, приводящий к изменению активности гена без изменений в его кодирующей последовательности, которое стабильно наследуется после исчезновения фактора, вызвавшего это изменение. Чтобы примерно понять, как это работает, образно можно представить, что ген – это «лампа», метильные группы действуют в роли «выключателя» (т.е. «выключателя» гена), а гистоновые белки выступают в качестве регулятора силы света (т.е. регулируют уровень активности генов), в свою очередь «выключатели» приводятся в действие под влиянием внешних факторов, в частности образа жизни и питания. Эпигенетические "выключатели" определяют, какие именно гены клетка в принципе может использовать, а какие — нет. Таким образом, эпигеном создает грамматику, структурирующую "текст жизни". Из чего следует, что риск возникновения большинства заболеваний, в том числе рака, не может быть сведен только к определенным генетическим детерминантам [7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]. Болезни возникают не только из-за плохой наследственности, но и из-за влияния окружающей среды — следовательно, то, что мы едим в течение жизни, может изменить эпигенетические системы. Воздействие тех или иных средовых факторов приводит к увеличению темпа мутирования, количества генетических повреждений, и, вследствие этого, к возникновению заболеваний. Достоверно установлено, что причиной злокачественных опухолей являются генетические изменения клеток организма, но факторы образа жизни (питание, уровень физической активности и др.) играют решающую роль в возникновении рака, определяя, произойдут эти изменения или нет. Таким образом, рак - в значительной степени предотвратимое заболевание. Меры профилактики, связанные только с питанием и физической активностью, снижают риск возникновения рака на 35 - 40%, и до 60% по определенным заболеваниям [24], остальные меры, такие как: отказ от курения, алкоголя, защита от избыточного солнечного излучения, защита от вредных веществ с канцерогенным эффектом, могут еще больше снизить риск заболевания [25]. Мало того, эпигенетические "выключатели" могут "обезвредить" уже мутировавшие гены. Именно так образ жизни влияет на наш эпигеном, снижая риски возникновения не только онкологических заболеваний, но и например, сахарного диабета и сердечно - сосудистых заболеваний. Так же огромное влияние эпигенетические механизмы оказывают на процесс старения [17, 18, 19, 23].

С развитием науки молекулярной биологии, механизмы эпигенетического наследования детализируются. Влияние на организм внешней среды, образа жизни, включающие питание, приводит к изменениям в процессе метилирования. Такие модификации, в том числе и те, что вызывают рак, могут передаваться потомству. Однако, все механизмы такого эпигенетического наследования, в настоящее время, до конца не изучены. Недавние исследования выявили, что ключевую роль играет белок UHRF1 [20]. С помощью ряда других молекул он копирует эпигенетическую информацию (выраженную в последовательностях метильных групп) с одной цепи ДНК на другую. Множество белков UHRF1, таким образом, образуют регуляторную сеть генов. Во время деления клетки образуются новые цепи ДНК. Белок UHRF1 определяет по отсутствию в них метильных групп, какие цепи являются «новыми». Он также распознает присоединенные к ДНК специфичные белки, называемые гистонами, и присоединяет к ним еще один белок — убиквитин. Последний играет роль своеобразной «метки», которая указывает ферменту ДНК-метилтрансферазе, что к этому участку необходимо присоединить метильную группу. Постепенно картина метилирования дочерней цепи ДНК становится аналогичной той, что была у родительской. Уточненный механизм регуляции может стать основой для разработки методов скрининга, которые должны будут находить сбои в функционировании молекул [21]. Это позволяет еще детальнее понять, как факторы образа жизни и питание влияют на эпигенетическое наследование и развитие заболеваний, через процесс метилирования.

Подписывайтесь на страницу Nutrition Facts в facebook: https://www.facebook.com/maxnutritionfacts/. Представленная информация содержит исключительно научные факты о взаимосвязи питания и здоровья.