Вот загадка: однояйцевые близнецы произошли от одной и той же ДНК, как они могут получиться такими разными? Даже в тех чертах, которые имеют значительный генетический компонент? Например, почему один из близнецов может заболеть болезнью сердца в 55 лет, в то время как его сестра бегает марафоны в полном здравии?
Природа и воспитание имеют к этому самое непосредственное отношение, но более глубокий ответ можно найти в так называемой эпигенетике. Эпигенетика - это исследование того, как ДНК взаимодействует с множеством мелких молекул, находящихся внутри клеток, которые могут активировать и деактивировать гены.
Если представить ДНК в виде книги рецептов, то эти молекулы в значительной степени определяют, что и когда будет готовиться. Они не делают никакого сознательного выбора сами, скорее их присутствие и концентрация в клетках имеют значение.
Как же это работает?
Гены в ДНК проявляются, когда они считываются и транскрибируются в РНК, которая переводится в белки структурами - рибосомами. Эти белки во многом определяют характеристики и функции клетки. Эпигенетические изменения могут усиливать или препятствовать транскрипции определенных генов.
Наиболее распространенный способ вмешательства заключается в том, что ДНК или белки, на которые она намотана, помечаются небольшими химическими метками. Набор всех химических меток, которые прикреплены к геному данной клетки, называется эпигеномом.
Некоторые метки, например, метильная группа, подавляют экспрессию генов, нарушая клеточный механизм транскрипции или заставляя ДНК сворачиваться более плотно, делая ее недоступной. Ген все еще существует, но он молчит.
Усиление транскрипции имеет противоположное действие. Некоторые химические метки разматывают ДНК, облегчая ее транскрипцию, что увеличивает производство соответствующего белка. Эпигенетические изменения могут пережить деление клетки, что означает, что они могут влиять на организм в течение всей его жизни. Иногда это хорошо. Эпигенетические изменения являются частью нормального развития. Клетки эмбриона начинаются с одного генома. По мере деления клеток одни гены активируются, а другие подавляются.
Со временем в результате такого эпигенетического перепрограммирования одни клетки превращаются в клетки сердца, а другие - в клетки печени. Каждый из примерно 200 типов клеток в вашем организме имеет один и тот же геном, но свой собственный эпигеном. Эпигеном также является посредником в пожизненном диалоге между генами и окружающей средой. На химические метки, которые включают и выключают гены, могут влиять такие факторы, как диета, воздействие химических веществ и прием лекарств.
В результате эпигенетические изменения могут привести к болезни, если, например, они выключат ген, который производит белок, подавляющий опухоль.
Эпигенетические изменения, вызванные воздействием окружающей среды, являются одной из причин того, что генетически идентичные близнецы могут вырасти и прожить совершенно разные жизни. Когда близнецы становятся старше, их эпигеномы расходятся, что влияет на их старение и восприимчивость к заболеваниям. Даже социальный опыт может вызвать эпигенетические изменения.
В одном известном эксперименте, когда крысы-матери не были достаточно внимательны к своим детенышам, гены у малышей, помогающие им справляться со стрессом, помечались и выключались. И такой процесс может не остановиться на одном поколении.
Большинство эпигенетических следов стирается при формировании яйцеклетки и сперматозоида, но теперь исследователи считают, что некоторые всё же сохраняются, передавая эпигенетические черты следующему поколению. Опыт вашей матери или отца в детстве или их выбор, сделанный во взрослом возрасте, может сформировать ваш собственный эпигеном. Но даже если эпигенетические изменения носят стойкий характер, они не всегда постоянны. Сбалансированный образ жизни, включающий здоровую диету, физические упражнения и избегание воздействия загрязняющих веществ, может в долгосрочной перспективе создать здоровый эпигеном.
Сейчас интересное время для изучения этого вопроса. Ученые только начинают понимать, как эпигенетика может объяснить механизмы развития и старения человека, а также происхождение рака, болезней сердца, психических заболеваний, зависимостей и многих других состояний. Между тем, новые методы редактирования генома облегчают понимание того, какие эпигенетические изменения действительно имеют значение для здоровья и болезни. Когда мы поймем, как наш эпигеном влияет на нас, мы сможем сами влиять на него. (на основе материала Carlos Guerrera-Bosagna, https://www.youtube.com/watch?v=_aAhcNjmvhc)
Задайте больше вопросов на вебинаре: https://mcfclinic.ru/webinar/