MY.UAНовости
Кто руководит нашими генами? Загадки эпигенетики
Кто руководит нашими генами? Загадки эпигенетики

Кто руководит нашими генами? Загадки эпигенетики

Кто руководит нашими генами? Загадки эпигенетики

Задумывались ли вы над тем, как в нашем организме образуются и слаженно работают столько разных клеток? Начнем, наверное, с молекулы ДНК, которая обеспечивает способность каждой клетки сохранять и передавать по наследству информацию о ее строении и функциях. ДНК есть во всех клетках, кроме тех, которые теряют ее в процессе жизни. Она, будто книга с инструкциями-генами. Другие важные биологические молекулы — РНК — отвечают за правильное прочтение этих инструкций. Они передают информацию, по шаблону которой уже выстраиваются белки. Белки, в свою очередь, выполняют огромное количество функций, благодаря которым живет и работает клетка.

Нужно отметить, что наша ДНК очень плотно упакована — иначе она просто не вместилась бы в ядро клетки. Примерная длина ДНК человека — около двух метров, а размер ядра измеряется в микрометрах. Поэтому ДНК накручивается на белки-гистоны, уплотняется многократно и образует компактную конструкцию, которую мы называем хроматином. Но для того, чтобы образовалась РНК, необходимо, чтобы упаковка ДНК немного раскрутилась в месте нужного гена. Это одно из явлений, объясняющих феномен, почему все наши гены не проявляются одновременно, более того, некоторые из них делают это чаще, некоторые реже, а некоторые вообще «молчат». Соотношение таких генов отличается от клетки к клетке. Поэтому клетки нашей печени не такие, как клетки мышц, хотя ДНК, которую они держат в ядре, от рождения одинакова. По сути, клеточная ДНК записывает инструкции вроде «я могу танцевать и петь, лепить из глины, вышивать». И в некоторых клетках это прочитывается как «я могу танцевать и петь», часть клеток читает «я могу лепить из глины», а часть — «я могу вышивать». И имеем, соответственно, набор клеток с разными способностями, хотя ДНК у всех одинаковая. Вот именно то, как это все регулируется, и исследует, в частности, наука эпигенетика.

Эпигенетические дирижеры генного оркестра

Что же изучает эпигенетика? На уровне отдельных клеток она исследует влияние, которое руководит работой наших генов, работает с тем, что есть, но как дирижер принуждает некоторые гены-инструменты молчать, а некоторые быть громче — и может создать очень разную музыку, имея тот же состав оркестра.

Одним из таких примеров, наверное, известных всем, есть случаи с разным внешним видом (да и не только видом) близнецов, ДНК которых абсолютно одинакова. Но в течение жизни они могут подвергаться разному влиянию внешней среды, вести разный образ жизни, и в результате это влияет на них, делая разными людьми.

При чем же здесь эпигенетика? Было обнаружено, что на хромосомах идентичных близнецов эпигенетические мотки в возрасте трех лет очень похожи, а вот в возрасте 50 лет значительно отличаются. Эти мотки — метильные группы, прикрепленные на молекулу ДНК. Так, получается, само лишь наличие или отсутствие какой-то химической метки на нашей ДНК настолько сильно влияет на наш внешний вид и здоровье?

Давайте разбираться.

Первый вопрос, который может возникнуть: зачем нужна вся эта эпигенетика (точнее, эпигенетические изменения или модификации)? Даже если все гены-инструменты работают хорошо и приятно звучат, без нот и дирижера хорошую музыку они не сыграют. Должно быть понятно, что и как играть, когда кому молчать, какие делать динамические оттенки, какой темп и т.п. Поэтому регуляция работы ДНК нужна и важна, даже для одноклеточных организмов.

На сегодняшний день выделяют три основных эпигенетических механизма: это уже упомянутое нами метилирование молекулы ДНК, а также регуляция хроматина через добавление разных химических групп к белкам-гистонам и, конечно, большое количество так называемых некодирующих РНК (то есть РНК, которые после транскрипции не образуют белки, но все же самостоятельно работают в клетке).

Метилирование ДНК — это действительно химическая модификация молекулы ДНК, которая весьма устойчива и просто так сама не происходит. Для этого есть специальные белки-катализаторы (ферменты). Одни из них присоединяют к ДНК метильную группу, а другие ее отсоединяют. Самую важную роль в регуляции работы генов играет их метилирование в местах, которые называются промоторами, — именно там происходит запуск гена в работу. Но метильные группы препятствуют этому, соответственно, ген с такой меткой будет молчать, пока его не «разметилируют».

С гистонами дело немного сложнее, потому что к ним уже присоединяются не только метильные группы, а еще и ацетильные и некоторые другие. В зависимости от того, какая метка и в каком месте будет присоединена к гистонам, хроматин либо свернется плотнее, закрыв доступ к генам, расположенным на этом участке, либо же раскроется, подставив гены для образования на их основе РНК, они будут звучать в этом оркестре.

Некодирующие РНК — это вообще отдельная и невероятно интересная история. В течение долгого времени считалось: если ген не кодирует белок, то он вроде бы и не нужен, так, какой-то генетический мусор. К удивлению, в нашей ДНК этого мусора оказалось чересчур много. И вот в какой-то момент ученые выяснили, что на самом деле, хоть эта ДНК и не кодирует белок, РНК, образующаяся на ее основе, играет в клетке не менее важную роль. Некодирующие РНК очень разные, у них разные размеры и огромный набор функций. Например, микро-РНК могут разрушать РНК генов, которые уже прошли транскрипцию. Вместе с тем длинные некодирующие РНК могут стать «суперменами», оттянуть на себя микро-РНК и спасти матричную РНК гена. Но они также умеют и многое другое. На сегодняшний день трудно найти процесс в клетке, на который бы не влияли эти молекулы. Недаром в 2024 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине присудили за открытие микро-РНК.

А теперь вспомните на минутку, каким простым вам все казалось раньше: есть ДНК, есть гены, в зависимости от этих генов мы имеем определенные признаки. А получается, что все зависит далеко не только от них.

Влияет ли образ жизни на наши гены и передаются ли эти изменения по наследству?

Интересно, как внешние условия влияют на перечисленные выше эпигенетические процессы? Ученые на сегодняшний день еще не могут исчерпывающе ответить на этот вопрос, однако кое-что уже известно и, конечно, постоянно ведутся новые интересные исследования.

Мы знаем, что некоторые токсины могут непосредственно влиять на ферменты, которые проводят метилирование. Также на метилирование может влиять диета — если не потреблять достаточного количества фолиевой кислоты и холина, которые поставляют нашему организму метильные группы, упомянутым выше ферментам не будет откуда брать материал для проведения метилирования в клетке. Гормоны стресса, а также некоторые вещества, отвечающие за воспаления в нашем организме, могут запускать в клетке процессы, которые будут направлять ферменты-модификаторы гистонов в конкретные участки на хроматине. Эти ферменты добавляют в белки-гистоны ацетильные группы или удаляют их из них, что меняет состояние хроматина и доступность генов на этих участках. Некодирующие РНК тоже весьма чувствительны к многим факторам. Например, витамин D напрямую контролирует ряд длинных некодирующих РНК.

На самом деле нам не нужно брать на себя всю ответственность за регуляцию наших генов. Как минимум это слишком сложно. Все клетки нашего организма имеют уникальные эпигенетические мотки, которые формируются еще во время нашего развития. Так, во время оплодотворения сперматозоидом яйцеклетки их ДНК снимает (почти все) свои мотки до «базовых настроек». В течение развития эмбриона эпигенетические параметры наших клеток динамично меняются, пока не стабилизируются, сформировав новый целостный организм. Разные его клетки будут иметь свою эпигенетическую «подпись» — это определяет их специализацию, в результате в мышечных клетках проявляются гены, которые отвечают за работу мышц, в нервных — те, что делают клетку нервной, способной воспринимать и передавать нервные импульсы, а в половых клетках перед установлением их собственных эпигенетических меток стираются все, попавшие туда в начале, даже те, что оставались после оплодотворения. В итоге ненужные каждой из этих клеток гены молчат и не мешают остальным создавать свою уникальную музыку. Следует также добавить, что на эпигенетические мотки плода может влиять состояние организма матери. Например, было показано, что стресс матери во время беременности приводит к неправильному метилированию некоторых генов будущего ребенка.

К сожалению, иногда в течение жизни, под влиянием, в частности, внешних факторов, эти уникальные мотки могут нарушаться. Некоторые из этих нарушений настолько критичны для работы клеток, что могут приводить к появлению разных заболеваний. В зависимости от того, что и где изменилось, это могут быть такие болезни как рак, диабет, аутоимунные или психические расстройства. Ни одна из систем не застрахована от таких изменений. Однако ученые понемногу учатся их исправлять. Для некоторых болезней (преимущественно для рака) уже разработали и разрешили использовать лекарство, которое влияло, например, на метилирование ДНК или ацетилирование гистонов.

Также эпигенетические изменения происходят во время старения организма. Общий уровень метилирования ДНК в большинстве тканей снижается с возрастом, зато новые метильные мотки могут появляться на отдельных «избранных» генах. Ученые исследовали этот процесс и даже разработали «эпигенетические часы» — так, с помощью определенных меток метилирования можно определить биологический возраст своих тканей. Конечно, человек — такое существо, которому хотелось бы научиться повернуть назад стрелки этих часов. Пока известно, что лучше всего влияет на них здоровый образ жизни: сбалансированная диета, физическая активность, неупотребление всяческих токсичных для организма веществ, а также минимизация стресса.

Кроме определения биологического возраста, эпигенетические изменения можно использовать и как маркеры разных заболеваний. Есть много исследований, которые показывают, что по метилированию определенных генов, изменению уровня микро-РНК или длинных некодирующих РНК можно улучшить диагностику, точнее описать характер и прогноз заболевания, откорректировать лечение.

И, наконец, вопрос, который волнует многих: передаем ли мы свои эпигенетические изменения потомкам?

Сейчас нет окончательного подтверждения такой передачи у людей. Как видим, природа старается это предотвратить, обнуляя эпигенетические мотки во время образования половых клеток и после оплодотворения. Есть некоторые работы, вроде бы показывающие возможность эпигенетического наследования, но нет оснований утверждать, что оно обязательное и систематичное.

Итак, эпигенетика — очень интересная наука, она интенсивно развивается и уже сейчас обогащает наше понимание влияния окружающей среды на развитие организма, его здоровье и то, как его сохранить.

Поделиться
Поделиться сюжетом
Источник материала
"Как эта штука работает": кот стал звездой интернета благодаря своей любознательности
Фокус
2025-02-23T17:00:49Z
Путешествие быстрее скорости света: если варп-двигатель возможен, то почему его не создали
Фокус
2025-02-23T15:00:52Z
Эксперты назвали 5 причин, по которым маленькие телефоны не имеют смысла в 2025 году
Фокус
2025-02-23T15:00:50Z
NVIDIA RTX 5070 Ti для максимальных настроек графики: Системные требования Lost Soul Aside на ПК
GameMag
2025-02-23T14:15:59Z
Как улучшить скорость зарядки любого ноутбука: топ-5 советов от экспертов
Фокус
2025-02-23T14:00:07Z
3500 лет назад рядом с людьми жили настоящие гиганты: это бросает вызов существующим теориям
Фокус
2025-02-23T13:36:24Z
Что делать, если смартфон разослал всем контактам интимные фото и как этого избежать
Фокус
2025-02-23T13:00:22Z
Срочно: найден тайный "город мертвых", которому более трех тысяч лет
TSN
2025-02-23T12:48:30Z
В Австралии на берег выбросились сотни косаток: в чем причина природного бедствия
Фокус
2025-02-23T12:15:44Z
Масленица-2025: рецепт блинов на пиве, ароматное угощение для веселого праздника
Знай
2025-02-23T16:51:38Z
Гороскоп на понедельник 24 февраля 2025 года
UAToday
2025-02-23T16:00:02Z
Завтрак за пять минут: рецепт необычных горячих бутербродов
TSN
2025-02-23T15:48:49Z
Спальня мечты: как интерьер влияет на качество вашего сна
Marie Claire
2025-02-23T15:00:59Z
Гороскоп Таро на неделю: что ждет каждого знака Зодиака с 24 февраля по 2 марта
Политека
2025-02-23T14:30:16Z
Какую одежду нельзя стирать гелевыми капсулами: эту ошибку совершают практически все
TSN
2025-02-23T14:21:10Z
Обязательно нужно сделать 3 вещи: посевной календарь на март 2025
UAToday
2025-02-23T14:12:41Z
Горький вкус и темные наклонности: как пищевые предпочтения связаны с психопатией
Знай
2025-02-23T13:51:09Z
Шведская кухня: рецепт трески с картофельным пюре
Фокус
2025-02-23T13:12:37Z
В Херсоне во время атаки российских беспилотников мужчина утратил обе ноги от взрыва
ZN UA
2025-02-23T16:19:35Z
Огромные провалы в земле "пожирают" город: бразильские власти объявили чрезвычайную ситуацию
TSN
2025-02-23T16:18:04Z
Глупый и опасный: полиция задержала мужчину со странными "орудиями преступления"
Фокус
2025-02-23T14:00:30Z
В Испании ликвидировали сеть торговли людьми
Европейская правда
2025-02-23T12:49:52Z
В результате ночного удара дронами по Одесщине пострадали три человека
Апостроф
2025-02-23T09:03:28Z
Запорожье под ударом: детали последствий обстрела
TSN
2025-02-23T07:36:35Z
РФ нанесла удар по Кривому Рогу: есть погибший и раненые
TSN
2025-02-23T06:12:26Z
"Пылает ресторан": после мощных взрывов в Кривом Роге есть погибший - появились кадры последствий
Comments UA
2025-02-23T06:06:45Z
В Киеве взрывы и пожар после атаки дронов: есть видео прилета, стали известны последствия
Comments UA
2025-02-23T05:30:40Z
"Всегда учимся друг у друга": Усик встретился с Роналду в Саудовской Аравии
TSN
2025-02-23T16:51:02Z
Во время матча НХЛ в лицо комментатора прилетела шайба
ZN UA
2025-02-23T13:34:03Z
Нокаутированный Баколе проанализировал поражение от Паркера
Корреспондент
2025-02-23T13:00:17Z
Решила пошутить: женщина отправила бегунов в 2,5-километровый обход во время забега
Фокус
2025-02-23T12:00:49Z
В Англии похвалили выход на замену украинского футболиста "Арсенала" Зинченко
ZN UA
2025-02-23T10:07:54Z
Пригласил "станцевать": Паркер остроумно обратился к Усику после яркой победы над Баколе
TSN
2025-02-23T09:48:57Z
Известная российская теннисистка призналась в избиении самой себя
ZN UA
2025-02-23T09:31:53Z
Усик в компании Джошуа ярко отреагировал на быструю победу Паркера
Корреспондент
2025-02-23T09:03:31Z
НБА: Лейкерс одержали победу над Денвером, Юта без Михайлюка одолела Хьюсто
Корреспондент
2025-02-23T07:18:55Z
А в Покровск наблюдатели приедут? – Зеленский о выборах во время войны
ZN UA
2025-02-23T17:06:09Z
Гороскоп на 24 февраля 2025 года по картам Таро для всех знаков зодиака
UAToday
2025-02-23T16:30:18Z
Проблемы на фронте со Starlink существуют, однако есть нюанс
Comments UA
2025-02-23T14:36:33Z
В Киеве клуб устроил вечеринку под российскую музыку
TSN
2025-02-23T14:33:47Z
Украинские удары по территории РФ достигли расстояния в 1700 км - Сырский
Апостроф
2025-02-23T14:27:25Z
Баллистика на Кривой Рог, дроны в Киеве и не только: все о рекордной атаке РФ на Украину
UAToday
2025-02-23T14:12:45Z
Ситуация на фронте на утро 23 февраля
UAToday
2025-02-23T14:12:30Z
Разведчики показали, как уничтожают укрепление россиян
Корреспондент
2025-02-23T14:00:15Z
Пехотинцы ВСУ в одной посадке устроили сразу двум российским колоннам братскую могилу. ВИДЕО
Новости Украины
2025-02-23T13:51:16Z
Даша Квиктова с роскошными букетами цветов заинтриговала подробностями личной жизни
TSN
2025-02-23T16:51:17Z
Осталось мало времени: Netflix удаляет культовые фильмы и сериал
Фокус
2025-02-23T15:06:02Z
Главная героиня светских хроник: все о любимой микро-чихуахуа Деми Мур — Пилаф
Marie Claire
2025-02-23T14:57:51Z
Екатерина Тышкевич серьезно заболела и назвала свои симптомы
TSN
2025-02-23T14:48:11Z
Тина Кароль заговорила о желании родить дочь и ответила на упреки, что похудела с препаратами
TSN
2025-02-23T14:21:54Z
Победительница "Холостяка" стала встречаться с певцом
Апостроф
2025-02-23T13:24:09Z
"Приезжай в Украину, узнаешь реальную любовь "своих людей"": Олег Винник получил предложение
Апостроф
2025-02-23T12:57:30Z
Украинскому телеведущему стало стыдно из-за посещения концертов российского певца Басты в Киеве
Апостроф
2025-02-23T12:30:12Z
Олег Скрипка вспомнил детство в Курской области и удивил отношением к нему: "Готовы убить"
TSN
2025-02-23T12:06:54Z
РФ планирует изготовить около 3000 дальнобойных ракет в 2025 году – украинская разведка
Лига
2025-02-23T16:21:56Z
Работник ТЦК пожаловался на адскую работу: "На нуле и то был шанс на отдых"
Знай
2025-02-23T15:30:23Z
"Худшее было впереди": мужчина пережил клиническую смерть и рассказал о своих видениях, детали
Фокус
2025-02-23T15:06:54Z
Впереди сложное время: какие серьезные проблемы существуют в обороне Украины
Comments UA
2025-02-23T14:54:55Z
Зеленский назначил командиров армейских корпусов - СМИ
Корреспондент
2025-02-23T14:34:04Z
Запад срочно изучает опыт и практику войны в Украине
Новости Украины
2025-02-23T14:24:10Z
"Почти на 100 тысяч": РФ значительно снизила план мобилизации для войны в Украину, — Буданов
Фокус
2025-02-23T14:15:46Z
Что будет с боеприпасами, если США приостановят помощь: Умеров ответил
TSN
2025-02-23T14:12:37Z
Власти отказались помогать украинцам без отопления: не разрешили даже разместить петицию
Знай
2025-02-23T14:12:03Z
Почему жир идет в живот: 7 опасных привычек, которые мешают похудеть
UAToday
2025-02-23T14:12:34Z
Названы самые полезные консервы для здоровья пожилых людей: укрепляют сердце и кости
TSN
2025-02-23T12:36:34Z
Постановление Кабмина лишило тяжелобольных пациентов скидок на лекарства: семья ветерана бьет тревогу
Фокус
2025-02-23T12:06:22Z
Любовь и здоровье сердца: как романтические отношения влияют на организм
Фокус
2025-02-23T11:30:17Z
Этот утренний ритуал может разрушать вашу кожу: правда о кофе, которую не говорят
Знай
2025-02-23T08:51:31Z
Эпидемия одиночества: как мы разучились дружить и любить в реальном мире
Marie Claire
2025-02-23T08:00:27Z
Как бананы могут помочь бросить курить
Знай
2025-02-23T04:51:34Z
Ляшко возмущен поборами за контраст и КТ в больницах: "Руки хочется отрывать"
Знай
2025-02-23T04:12:06Z
Гетманцев назвал новый налог, который введут в Украине: "Он действует в Евросоюзе"
UAToday
2025-02-23T17:06:33Z
Благодаря энергетикам ДТЭК удалось вернуть тепло в доме одесситов после обстрелов — Труханов
TSN
2025-02-23T15:06:53Z
Кабмин продлит сроки перебронирования работников предприятий: названа дата
GlavRed
2025-02-23T13:27:42Z
Без субсидий и с ростом тарифов: украинцы остались без помощи в феврале
Знай
2025-02-23T13:12:07Z
Глава Минфина о полезных ископаемых: Цель Украины не экспорт, а привлечение инвесторов
Лига
2025-02-23T13:06:43Z
Цены на капусту в Украине: где выгоднее купить
Политека
2025-02-23T13:00:57Z
Прекращение выплат пенсии: украинцам рассказали, когда и как это можно восстановить
Политека
2025-02-23T13:00:42Z
До 90 000 грн за одну монету: на каких копейках можно сколотить состояние
Знай
2025-02-23T12:12:47Z
Изменения в ПриватБанке: учреждение будет брать деньги за услугу, которая была бесплатной
Политека
2025-02-23T12:00:56Z
Китай подложил России неожиданную "свинью": о чем идет речь
Comments UA
2025-02-23T14:12:13Z
В интернете показали раритетные и малоизвестные прототипы "Таврии"
Фокус
2025-02-23T13:51:45Z
Летающий электромобиль уже реальность: стартап с украинскими корнями показал впечатляющее видео
Знай
2025-02-23T12:51:08Z
Без окон, без дверей: в Киеве засветился редкий трехколесный спорткар из США
Фокус
2025-02-23T12:21:18Z
Вибрация руля - тревожный сигнал, который может стоить вам целое состояние: что это значит для водителя
Знай
2025-02-23T10:51:10Z
Сколько белья можно класть в стиральную машину
TSN
2025-02-23T09:06:45Z
Один взгляд, и это - любовь: в Киеве заметили элитный суперкар BMW, который топит 300 км/ч
Знай
2025-02-22T15:51:46Z
Пушка-ракета на 800 "лошадок": в Киеве засветился агрессивный "Гелик" за 20 млн грн
Знай
2025-02-22T11:51:10Z
Гость из 90-х: в Украине нашли редкий 33-летний мотоцикл "Днепр" без пробега
Фокус
2025-02-22T10:57:09Z
Европе нужно смотреть на Турцию – Зеленский
ZN UA
2025-02-23T17:04:12Z
"Для нас это важно": Зеленский рассказал о соглашении по редкоземельным металлам
Фокус
2025-02-23T17:00:58Z
"Война была спровоцирована": спецпредставитель Трампа сделал противоречивое заявление о причинах конфликта
TSN
2025-02-23T16:51:59Z
Спецпредставитель Трампа Уиткофф: Стамбульские соглашения могут стать ориентиром для заключения мирного соглашения между Украиной и Россией
ZN UA
2025-02-23T16:48:56Z
В Китае высказались, что думают о происходящем вокруг переговоров с Россией
Новости Украины
2025-02-23T16:36:09Z
Я готов уйти с поста президента, если это будет означать мир для Украины – Зеленский
ZN UA
2025-02-23T16:27:21Z
Зеленский поручил готовиться к демобилизации защитников: что известно
Comments UA
2025-02-23T16:24:43Z
Возможно ли прекращение войны 2025 года: Зеленский ответил
TSN
2025-02-23T16:18:41Z
Планирует ли Украина "переманить" Китай на свою сторону: Зеленский ответил
TSN
2025-02-23T16:18:32Z