Епігенетичний перемикач для ожиріння Макс-Планк-Гезельшафт
Ожиріння іноді можна вимкнути
Давно відомо, що ожиріння є в генах. Нове дослідження, проведене фрейбурзькими дослідниками з Інституту імунобіології та епігенетики Макса Планка, тепер показує, однак, що також важливо, як регулюються ці гени. Вчені під керівництвом Ендрю Поспісліліка виявили епігенетичний перемикач, який призводить до нормальної або надмірної ваги у людей з ідентичними генами, такими як однояйцеві близнюки. Вимикач працює як класичний вимикач світла, а не як плавний диммер. Результати дослідження змінюють наше розуміння того, як епігенетичний вплив контролює активність наших генів і, отже, може призвести до ожиріння.
Понад півмільярда людей на землі занадто жирні. Надмірна вага та ожиріння - значні проблеми зі здоров’ям, оскільки вони часто є відправною точкою для вторинних захворювань серцево-судинної системи, раку або діабету. ДНК значною мірою відповідає за нашу вагу, але не тільки. Фактори навколишнього середовища також мають значний вплив на нашу вагу.
Дослідницьку групу Ендрю Поспісліліка з Інституту імунобіології та епігенетики імені Макса Планка у Фрайбурзі цікавить, як епігенетичні ефекти можуть впливати на нашу сприйнятливість до хвороб та їх розвиток. Початковою точкою відкриття були сформовані миші, у яких лише одна копія гена Обробка28 знаходиться в геномі. У попередніх дослідженнях Емми Уайтлоу з Брісбена миші демонстрували великі коливання ваги навіть при суворо контрольованих однакових умовах навколишнього середовища. І що, хоча тварини були генетично ідентичними, тобто вони мали абсолютно однакову ДНК. "Ми були зачаровані даними, оскільки вони пропонували епігенетичне явище", - сказав Ендрю Поспіслілік.
Або товстий, або тонкий
Коли дослідники Макса Планка уважніше розглянули розподіл ваги великої кількості цих генетично однакових тварин, стало ясно, що більшість ваг можна розділити на дві групи. Обстежені миші мали або нормальну вагу, або надлишкову вагу. Однак проміжних етапів навряд чи було. "Ми були здивовані, що з однаковим генотипом виникли дві дуже різні, але цілком стабільні форми", - говорить Кевін Далгаард, перший автор дослідження.
Порівнюючи загальну експресію генів цих двох вагових груп, дослідники натрапили на мережу так званих «відбитків генів», які були менш активними у мишей із надмірною вагою. «Впечатані гени» - це гени, в яких активна або лише версія від матері, або версія від батька. Коли дослідники вимкнули одну з двох копій відбитків генів і, таким чином, знизили активність генів мережі, тварини, які мали нормальну або надмірну вагу, знову з’явилися. Ці дані, зібрані у співпраці з командами з Кембриджа на чолі з Енн Фергюссон-Сміт, Стівом О'Рахіллі, Джайлсом Єо та Ентоні Коллом, свідчать про те, що ця мережа діє як свого роду перемикач, який перемикається на нормальний режим - або фенотип із надмірною вагою.
"Після натискання перемикача вага тіла дається на все життя", - говорить Ендрю Поспіслілік. Ожиріння не відповідає законам Менделя про генетику. "Зараз ми знаємо про епігенетичний вимикач, що він працює не так, як очікувалося: не як диммер, а як типовий вимикач світла - ввімкнений або вимкнений, нормальний або із надмірною вагою".
Тепер дослідники також хотіли дізнатися, чи існує подібний перехід у людей. Разом з Антє Кернер та Катрін Ландграф, спеціалістами з дитячого ожиріння в Лейпцигській університетській лікарні, вони досліджували зразки жирової тканини у дітей нормальної та надмірної ваги. Результати показують, що близько половини дітей із зайвою вагою показали змінені рівні експресії Trim28 та імпринтовану генну мережу. Коли вчені також дослідили загальнодоступні дані досліджень-близнюків, вони виявили там подібну тенденцію. Ці результати дозволяють припустити, що перемикач, виявлений у мишей, існує і у людей.
Поліфенізм вперше виявлений у ссавців
«Переміщення, яке ми описали, може допомогти не лише зрозуміти взаємодію між генетичними та епігенетичними факторами захворювань. Це також може змінити наш погляд на еволюцію », - говорить Ендрю Поспіслілік. Явище, яке може чітко розрізнити фенотипові характеристики організму, може мати місце з однаковим генотипом, відоме в царствах рослин і тварин під терміном поліфенізм. Типовим прикладом є медоносні бджоли, де бджолині матки або робочі бджоли можуть з’явитися на основі тієї самої ДНК.
Зараз дослідження дослідників з Фрайбурга припускає, що поліфенізм також можна виявити у ссавців та людей. Такий епігенетичний перемикач, який виробляє суттєво різні характеристики з однаковою ДНК, може означати селекційну перевагу в еволюції. "Поліфенізм може представляти буфер. Якщо, наприклад, одне висловлювання більше не дає відповіді на погані умови життя, поліфенізм може забезпечити план Б, який сприяє виживанню виду", - каже Посліплілік.
Можливі епігенетичні методи лікування ожиріння та інших захворювань
Результати дослідження не тільки відкривають поле нових еволюційних теоретичних міркувань. У той же час вони також пропонують нове розуміння епігенетичної терапії різних захворювань. Для майбутніх методів лікування є центральним висновком, що цей епігенетичний перемикач не працює як димер, а навпаки, виробляє дві різні форми організму дуже стабільно. «Наступне, що ми хочемо з’ясувати, - чи можемо ми вплинути на цей перехід, змінивши дієту, зменшивши стрес чи прийом ліків. Ми сподіваємось, що таким чином ми зможемо назавжди перевести систему з надмірної ваги на нормальну вагу », - говорить Поспіслілік.