Дієта впливає на експресію генів
Більшість генетиків досі зосереджують свої зусилля на генетичних послідовностях лише для того, щоб з'ясувати, що вони є варіантами певних генів, які пов'язані з певною хворобою. Але є вагомі підстави вважати, що це велика помилка, вважає доктор Мей-Ван Хо.
Оригінал англійського тексту та посилання доступні в Інтернеті за адресою: www.i-sis.org.uk/DTG.php
Зростає кількість доказів, які говорять нам, що фактори, пов’язані з навколишнім середовищем, харчуванням, стресовими стресами та харчуванням матері, можуть змінити генні функції. епігенетично, тобто, не змінюючи порядку послідовності ДНК. Було встановлено, що ці фактори можуть зіграти свою роль в таких умовах, як ракові захворювання, діабет, шизофренія, маніакально-депресивний сихоз та інші захворювання; але ці фактори можуть також формувати поведінку у нащадків.
Пренатальне та раннє харчування маленьких дітей справді може схилити людей до хронічних захворювань, які проявляться пізніше у житті; більше того, наслідки можуть зберігатися протягом наступних поколінь. Це суперечить інтуїції більшості генетиків, і задіяні молекулярні механізми залишаються в основному невідомими.
Згідно з однією з сучасних теорій, це пов’язано із закономірностями експресії генів у геномі, які «перепрограмуються» в молодому ембріоні, коли відбуваються хімічні зміни в ДНК, визначаючи закономірності експресії генів, які будуть підтримуватися і надалі.
Часта модифікація включає додавання метильної групи (СН3-) до CpG (цитозин-гуанін) динуклеотидів у ДНК промоутери (свого роду перемикачі, необхідні для експресії генів), які замовчують гени, що знаходяться нижче за течією. Метаболічним посередником, який дає метильний радикал CpG, є S-аденозилметионін . На його доступність впливатиме вживання в раціон донорів метилу та інших кофакторів, необхідних для його синтезу.
Можливо, саме в цьому полягає феномен, коли один тип раннього харчування може вплинути на схильність до розвитку захворювань у зрілому віці. Структури метилювання ДНК частково визначаються тим, що називається транспонувати - Мобільні генетичні одиниці - розподілені по всьому геному людини, з яких вони складають понад 35%. Більшість транспозонів інактивовані метилюванням, але частина з них є метастабільний (не зовсім стабільні), і вони можуть змінювати метилювання, впливаючи тим самим на експресію сусідніх генів.
Два дослідники з відділення онкології та радіації Медичного центру університету Дьюка в Даремі, США, підозрювали, що епігенетична нестабільність цих транспозонів може бути цілями для пояснення впливу дієти. миша агуті жовті (генотип Ви ).
Ген агуті коди сигнальної молекули, яка визначає утворення клітин у початку волосся: замість того, щоб виробляти чорний меланін, він генерує жовтий феомеланін. Транскрипція гена ініціюється специфічним для волосся промотором в екзоні 2 алелю агуті A (варіант гена).
Побіжний вираз агуті у волосяних фолікулах на певній стадії росту цих волосків на кожному волоссі (трохи нижче кінця) з’являється жовта смужка, яка надає коричневий колір ( агуті ) хутро у дикого типу миші. Алель неагуті (генотип в ) обумовлена втратою функції алелю, таким чином, гомозиготних мишей a/a чорні.
Алель Vy 'of жовті миші агуті - результат вставки а ретротранспозон в кінці припинення алеля AT, що викликає альтернативне ініціювання транскрипції промотору в ретротранспозоні.
Це призводить до значних варіацій індивідуального кольору шерсті, що пов'язано з проявом ожиріння, толерантність до глюкози та сприйнятливість до пухлин серед нащадків, які є гетерозиготними A vy/a . Це ознака нестабільності епігенетичний .
Попередні дослідження показали, що дієтичні добавки, що сприяють метилюванню у вагітних матерів цього типу a/a, змінено розподіл кольору шерсті потомства A vy/a, і цей колір шерсті корелює з метилюванням Ви, припускаючи, що дієтична добавка змінила колір шерсті через зміну метилювання Ви .
У дослідженні, опублікованому в журналі Молекулярна та клітинна біологія, серпня 2003 року, незаймані (чорні) самки типу a/a, у віці 8 тижнів були обрані навмання для того, щоб змусити їх до певної дієти: або з базовою дієтою, яка служить контролем, або з дієтою, доповненою донорами метильних радикалів або супутниками: фолієва кислота, вітамін В12, холіну хлорид та бетаїн безводний.
Ці дієти давали мишам, що використовувались у цьому експерименті, протягом двох тижнів до самок a/a спаровуються з самцями A vy/a і ця дієта тривала протягом усієї вагітності та лактації. На момент відлучення, у віці 21 дня, члени потомства A vy/a зважували, відбирали зразок ДНК з кінців хвостів; мишей фотографували, а потім оцінювали на колір шерсті.
Колір шерсті потомства варіювався від жовтого, до трохи строкатого, до строкатого, до строкатого та до псевдоагуті (колір яких був майже ідентичним кольору випробовуваних агуті, що вказує на дію на експресію гена агуті Ви, було майже загальним.
Результати чітко продемонстрували значне збільшення пропорцій сильно плямистих та псевдоагуті типів, а також значне зменшення пропорцій жовтого та злегка строкатого типу у нащадків матерів, яким вводили дієтичні добавки з метильними радикалами, порівняно з потомство матерів, яких годували контрольною дієтою.
Кольори пальто сильно корелювали зі ступенем метилювання алелю Ви пов'язані з введенням ретротранспозону, збільшуючись на 5% або менше для жовтого, 10-20% для світлого вересу, 25-40% для вересу, 65-75% для важкого вересу і 85-95% у псевдоагуті.
Коли ці миші виробляли наступне покоління, ефект епігенетичний зберігається: таким чином, жовті самки, як правило, дають менше потомства типу псевдоагуті, ніж самки псевдоагуті. Отже, цей материнський ефект буде обумовлений частковим стиранням епігенетичної модифікації гена. Ви в жіночій зародковій лінії.
Це дослідження підкреслює важливість харчування матері для довгострокових перспектив здоров'я їхніх нащадків. Попередні дослідження вже показали, що сильний дефіцит донора метильного радикала (від фолієва кислота ) індукує специфічне гіпометилювання ДНК, а також розриви в цій ДНК. Нові результати показують, що просто доповнення дієти матері фолієвою кислотою, вітаміном В12, хлоридом холіну та бетаїном також може постійно впливати на ДНК матері.
Дослідники зробили такий коментар: “ цей висновок підтверджує припущення, що добавки в популяції фолієвої кислоти, як передбачається, зменшують частоту розвитку неврологічних дефектів у нервова трубка, може мати ненавмисний вплив на механізми епігенетика генетичної регуляції під час ембріонального розвитку людини. "
Чи означає це, що дієтичні добавки можуть мати ненавмисний вплив на експресію генів? Але в цьому конкретному випадку, хоча дієтична недостатність виявилася шкідливою, ніяких шкідливих ненавмисних наслідків від введених дієтичних добавок не виявилося.
Навпаки, згідно з доповіддю, опублікованою в Нью-Йорк Таймс, інший ефект добавок, про який прямо не згадується в науковому звіті, полягає в тому, що жовті миші мають алель Ви активні, є також ожиріння, тоді як миші псевдоагуті з тим самим геном, який замовчувався метилюванням, худі та здорові. А повні жовті матері, яким давали дієтичні добавки, народили здорових коричневих мишей.
Доктор Ренді Джиртл, професор онкології та радіації в Університеті Дьюка та провідний дослідник останньої наукової публікації, цитував слова, що " Вчені вже давно знають, що те, що їсть вагітна мати - будь то миші, плодові мухи або людина - може глибоко вплинути на сприйнятливість їхнього потомства до хвороб. Але досі вони не розуміли, чому ".
Доктор Томас Інсел, директор Національного інституту психічного здоров'я, зазначив, що ці епігенетичні ефекти можуть виявитись набагато більшими, ніж послідовності гени, на які досі орієнтована більшість генетиків. " Поле революційне, " він сказав, " і принизливо . "
Доктор Артурас Петоніс, доцент психіатрії Центру наркології та психічного здоров’я Університету Торонто, також вважає, що епігенетичний може мати відповідь щодо багатьох таємниць, які заплутують класичну генетику: чому однояйцевий близнюк розвиває шизофренія а не інший? Чому деякі гени захворювань впливають на деяких набагато більше, ніж інші? Чому хвороби подібні аутизм чи все ще вони частіше зустрічаються у хлопчиків, ніж у дівчаток ?
В даний час виявлено, що стреси на статеві клітини та ембріони, пов’язані з технологіями допоміжної репродукції, вказують на ефекти. епігенетика схожий на свого роду „генетичний відбиток” і який негайно та довгостроково впливає на здоров’я майбутньої дитини (див. статтю „Що не так із допоміжними репродуктивними технологіями?“).
На експресію генів впливають не тільки фактори навколишнього середовища, але ми зібрали в літературі Інституту ISIS, яка вказує, як токсичні агенти навколишнього середовища можуть скремблювати гени та викликати хронічні захворювання (див. Статтю "Здоров'я та геном рідини", SiS 19).
Чи не час відкласти генетичний детермінізм і зосередитись на збереженні навколишнього середовища та вирішенні проблеми, щоб забезпечити здоровою їжею всіх і особливо мам? ?
Детальніше про міф про генетичний детермінізм читайте Життя з рідким геномом.
Стаття вперше опублікована 22.10.03
Є що сказати про цю сторінку? Як? 'Або' Що