MY.UAНовини
Хто керує нашими генами? Загадки епігенетики
Хто керує нашими генами? Загадки епігенетики

Хто керує нашими генами? Загадки епігенетики

Хто керує нашими генами? Загадки епігенетики

Чи замислювалися ви над тим, як у нашому організмі утворюється й злагоджено працює стільки різних клітин? Почнімо, напевно, з молекули, що забезпечує здатність кожної клітини зберігати й передавати в спадок інформацію про її будову та функції, — з ДНК. ДНК є в усіх клітинах, окрім тих, які її втрачають у процесі життя. Вона — наче книга з інструкціями-генами. Інші важливі біологічні молекули — РНК — відповідають за правильне прочитання цих інструкцій. Вони передають інформацію, за «шаблоном» якої вже вибудовуються білки. Білки, своєю чергою, виконують ту величезну кількість функцій, завдяки яким живе та працює клітина.

Слід зазначити, що наша ДНК досить щільно упакована — інакше б вона просто не вмістилась у ядро клітини! Приблизна довжина ДНК людини — близько двох метрів, а розмір ядра вимірюється в мікрометрах. Тому ДНК накручується на білки-гістони, ущільнюється багато разів — і утворює компактну конструкцію, яку ми називаємо хроматином. Але для того, щоб утворилася РНК, необхідно, щоб упаковка ДНК трохи розкрутилась у місці потрібного гену. Це одне з явищ, яке пояснює феномен, чому всі наші гени не проявляються одночасно, ба більше, деякі з них роблять це частіше, деякі рідше, а деякі взагалі «мовчать». Співвідношення таких генів відрізняється від клітини до клітини — тому клітини нашої печінки не такі самі, як клітини м’язів, хоча ДНК, яку вони тримають у ядрі, від народження однакова. По суті, клітинна ДНК записує інструкції на кшталт «Я можу танцювати й співати, ліпити з глини, вишивати». І в деяких клітинах це прочитується як «Я можу танцювати й співати», частина клітин читає «Я можу ліпити з глини», а частина — «Я можу вишивати». І маємо, відповідно, набір клітин із різними здібностями, хоча ДНК в усіх однакова. От саме те, як це все регулюється, й досліджує, зокрема, наука епігенетика.

Епігенетичні диригенти генного оркестру

Що ж вивчає епігенетика? На рівні окремих клітин вона досліджує вплив, що керує роботою наших генів, працює з тим, що є, але як диригент примушує деякі гени-інструменти мовчати, а деякі бути гучнішими — й може створити дуже різну музику, маючи той самий склад оркестру.

Одним із таких прикладів, які, напевно, відомі всім, є випадки з різним виглядом (та й не тільки виглядом) близнюків, ДНК яких абсолютно однакова. Але протягом життя вони можуть зазнавати різних впливів зовнішнього середовища, вести різний спосіб життя — і в підсумку це впливає на них, роблячи «різними людьми».

До чого ж тут епігенетика? Було виявлено, що на хромосомах ідентичних близнюків епігенетичні мітки у віці трьох років є дуже подібними, а от у віці 50 років — значно різняться. Ці мітки — метильні групи, причеплені на молекулу ДНК. То, отже, сама лише наявність чи відсутність якоїсь хімічної мітки на нашій ДНК настільки сильно впливає на наш вигляд і здоров’я?

Давайте розбиратися.

Перше запитання, яке може постати: навіщо потрібна вся ця «епігенетика» (точніше, епігенетичні зміни чи модифікації)? Навіть якщо всі гени-інструменти працюють добре й приємно звучать, без нот і диригента гарної музики вони не зіграють. Має бути зрозуміло, що, як грати, коли кому мовчати, які робити динамічні відтінки, який темп тощо. Тому регуляція роботи ДНК потрібна й важлива, навіть для одноклітинних організмів!

На сьогодні виділяють три основні епігенетичні механізми: це вже згадане нами метилювання молекули ДНК, а також регуляція хроматину через додавання різних хімічних груп до білків-гістонів і, звісно, велика кількість так званих некодуючих РНК (тобто тих РНК, які після транскрипції не утворюють білків, але все ж таки самостійно працюють у клітині).

Метилювання ДНК — це справді хімічна модифікація молекули ДНК, яка є досить стійкою й просто так сама не відбувається. Для цього є спеціальні білки-каталізатори (ферменти). Одні з них приєднують до ДНК метильну групу, а інші її від’єднують. Найважливішу роль у регуляції роботи генів відіграє їх метилювання в місцях, що мають назву промотори, — саме там відбувається «запуск» гена в роботу. Але метильні групи перешкоджають цьому, відповідно, ген із такою міткою мовчатиме, доки його не «розметилюють».

Із гістонами справа трохи складніша, бо до них уже приєднуються не тільки метильні групи, а ще й ацетильні та деякі інші. Залежно від того, яка мітка й у якому місці буде приєднана до гістонів, хроматин або згорнеться щільніше, закривши доступ до генів, розташованих на цій ділянці, або ж розкриється, підставивши гени для утворення на їх основі РНК, вони звучатимуть у цьому «оркестрі».

Некодуючі РНК — це взагалі окрема й неймовірно цікава історія. Протягом тривалого часу вважалося: якщо ген не кодує білка, то він наче й непотрібний, так, якесь генетичне сміття. На диво, в нашій ДНК цього сміття виявилось аж надто багато. І от у якийсь момент науковці з’ясували, що насправді, хоч ця ДНК й не кодує білка, проте РНК, яка утворюється на її основі, відіграє в клітині не менш важливу роль. Некодуючі РНК є дуже різноманітними, мають різні розміри та величезний набір функцій. Наприклад, мікро-РНК можуть руйнувати РНК генів, які вже пройшли транскрипцію. Водночас довгі некодуючі РНК можуть виступити «суперменами» й відтягнути на себе мікро-РНК, урятувавши матричну РНК гена. Але вони також уміють і багато іншого… На сьогодні важко знайти процес у клітині, на який би не впливали ці молекули! Недарма 2024 року Нобелівську премію з фізіології та медицини присудили за відкриття мікро-РНК.

А тепер згадайте на хвилинку, яким простим вам усе здавалося раніше: є ДНК, є гени, залежно від цих генів ми маємо певні ознаки. А виходить, що все залежить далеко не тільки від них!

Чи впливає спосіб життя на наші гени й чи успадковуються ці зміни?

Цікаво, як зовнішні умови впливають на перелічені вище епігенетичні процеси? Науковці на сьогодні ще не можуть вичерпно відповісти на це запитання, проте дещо вже відомо й, звісно, постійно ведуться нові цікаві дослідження.

Ми знаємо, що деякі токсини можуть безпосередньо впливати на ферменти, що здійснюють метилювання. Також на метилювання може впливати дієта — якщо не споживати достатньої кількості фолієвої кислоти й холіну, які постачають нашому організму метильні групи, згаданим вище ферментам не буде звідки брати матеріал для здійснення метилювання в клітині. Гормони стресу, а також деякі речовини, що відповідають за запалення в нашому організмі, можуть запускати в клітині процеси, що спрямовуватимуть ферменти-модифікатори гістонів до конкретних ділянок на хроматині. Ці ферменти додають або видаляють із білків-гістонів ацетильні групи, що змінює стан хроматину й доступність генів на цих ділянках. Некодуючі РНК теж дуже чутливі до багатьох чинників. Наприклад, вітамін D напряму контролює низку довгих некодуючих РНК.

Насправді нам не потрібно брати на себе всю відповідальність за регуляцію наших генів. Щонайменше це занадто складно. Всі клітини нашого організму мають унікальні епігенетичні мітки, які формуються ще під час нашого розвитку. Так, під час запліднення сперматозоїдом яйцеклітини їх ДНК скидає (майже всі) свої мітки до «базових налаштувань». Протягом розвитку ембріона епігенетичні параметри наших клітин динамічно змінюються, доки не стабілізуються, сформувавши новий цілісний організм. Різні його клітини матимуть свій епігенетичний «підпис» — це визначає їх спеціалізацію, в результаті у м’язових клітинах проявляються гени, що відповідають за роботу м’язів, у нервових — ті, що роблять клітину нервовою, здатною сприймати та передавати нервові імпульси, а у статевих клітинах перед установленням їх власних епігенетичних міток стираються всі, що потрапили туди на початку, навіть ті, які залишалися після запліднення. В підсумку непотрібні кожній із цих клітин гени мовчать і не заважають решті створювати свою унікальну «музику». Слід також додати, що на епігенетичні мітки плоду може впливати стан організму матері — так, наприклад, було показано, що стрес матері під час вагітності призводить до «неправильного» метилювання певних генів майбутньої дитини.

На жаль, часом протягом життя, під впливом, зокрема, зовнішніх чинників, ці унікальні мітки можуть порушуватися. Деякі з цих порушень настільки критичні для роботи клітин, що можуть призводити до виникнення різних захворювань. Залежно від того, що й де змінилося, це можуть бути такі хвороби, як рак, діабет, аутоімунні чи психічні розлади. Жодна із систем не застрахована від таких змін. Проте науковці потроху вчаться їх виправляти — для деяких хвороб (переважно для раку) вже було розроблено й дозволено використовувати ліки, які впливають, наприклад, на метилювання ДНК чи ацетилювання гістонів.

Також епігенетичні зміни відбуваються під час старіння організму. Загальний рівень метилювання ДНК у більшості тканин знижується з віком, натомість нові метильні мітки можуть з’являтися на окремих «обраних» генах. Науковці дослідили цей процес і навіть розробили «епігенетичні годинники» — так, за допомогою певних міток метилювання можна визначити біологічний вік своїх тканин. Звісно, людина — така істота, якій би хотілося навчитись розвертати назад стрілки цього годинника. Поки відомо, що найкраще впливає на них здоровий спосіб життя — збалансована дієта, фізична активність, невживання всіляких токсичних для організму речовин, а також мінімізація стресу.

Крім визначення біологічного віку, епігенетичні зміни можна використовувати і як маркери різних захворювань. Є багато досліджень, які показують, що за метилюванням певних генів, зміною рівнів мікро-РНК чи довгих некодуючих РНК можна покращити діагностику, точніше описати характер і прогноз захворювання, відкоригувати лікування.

І, нарешті, запитання, яке хвилює багатьох: чи передаємо ми свої епігенетичні зміни нащадкам?

Наразі немає остаточного підтвердження такої передачі в людей. Як бачимо, природа намагається їй запобігти, «обнуляючи» епігенетичні мітки під час утворення статевих клітин і після запліднення. Є деякі роботи, що начебто показують можливість епігенетичного спадкування, але немає підстав стверджувати, що воно є обов’язковим і систематичним.

Отже, епігенетика — дуже цікава наука, вона інтенсивно розвивається й уже зараз збагачує наше розуміння впливу навколишнього середовища на розвиток організму, його здоров’я й те, як його зберегти.

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
NVIDIA RTX 5090 знов згоріла — цього разу не через кабель
ITC
2025-02-23T20:58:45Z
Миші уміють реанімувати непритомних "родичів": науковці показали дії гризунів
Фокус
2025-02-23T20:27:57Z
Причини зникнення неандертальців
360ua.news
2025-02-23T20:15:31Z
Дубай та Ілон Маск запускають підземний транспортний проєкт
InternetUA
2025-02-23T20:07:40Z
Як поліпшити швидкість зарядки будь-якого ноутбука: топ-5 порад від експертів
InternetUA
2025-02-23T19:46:29Z
Фішинг від імені PayPal — хакери використовують справжні e-mail компанії
ITC
2025-02-23T19:37:10Z
Деталі The Elder Scrolls VI: повернення драконів, морські битви та вплив Starfield
24tv
2025-02-23T19:30:10Z
Це майже як друкувати гроші, – колишній керівник PlayStation про портування ігор Sony на ПК
24tv
2025-02-23T19:06:12Z
Як в iPhone звільнити пам’ять за лічені секунди
InternetUA
2025-02-23T19:01:44Z
6 речей, які потрібно прибирати щодня перед сном: в домі буде ідеальний порядок
24tv
2025-02-23T19:36:39Z
Гороскоп Таро на тиждень з 24 лютого по 2 березня: Рибам - проблеми з грошима, Дівам - проблеми
GlavRed
2025-02-23T19:27:42Z
Цей рецепт вартує нагороди: картопляні млинці з начинкою – ідеальна вечеря на всю сім'ю
24tv
2025-02-23T19:09:11Z
Грошові ритуали предків: як залучити багатство без зайвих зусиль
Знай
2025-02-23T18:51:13Z
Як приготувати форшмак: рецепт популярної одеської страви
Фокус
2025-02-23T18:30:10Z
Мох на деревах: як нейтралізувати - дієві лайфхаки
GlavRed
2025-02-23T17:27:04Z
Не викидайте плитку, що залишилася після ремонту: що з нею можна зробити
24tv
2025-02-23T16:48:07Z
Як номер дому впливає на життя у ньому: з'явилося цікаве пояснення
24tv
2025-02-23T16:30:05Z
Любовний прогноз на 2025 рік: 3 ідеальні зодіакальні пари, які складуться зовсім скоро
24tv
2025-02-23T16:09:51Z
Диво на кордоні. «Німий» чоловік, який прикинувся жінкою, заговорив
ГЛАВКОМ NET
2025-02-23T20:21:32Z
Жінка повірила шахраю і втратила 95 тисяч гривень
InternetUA
2025-02-23T20:07:16Z
Вибухи на Київщині: ОВА попередила про небезпеку
TSN
2025-02-23T20:06:27Z
Масовий викид косаток на пляжі Австралії
360ua.news
2025-02-23T19:39:57Z
На Київщині і у низці областей оголосили повітряну тривогу через загрозу дронів
УкраинФорм
2025-02-23T19:33:19Z
Літак American Airlines з пасажирами екстрено сів у Римі через загрозу вибуху - Reuters
УкраинФорм
2025-02-23T18:36:00Z
Атака російського дрона на ЧАЕС: рятувальники виявили нові осередки тління
УкраинФорм
2025-02-23T18:27:00Z
На Франківщині засуджено матір, у якої померла донька
ГЛАВКОМ NET
2025-02-23T18:15:13Z
Унаслідок ракетного удару по Кривому Рогу загинув 21-річний танцюрист
Комсомольская правда
2025-02-23T18:03:43Z
Слот пояснив, як обіграти Манчестер Сіті на Етіхаді
Football.ua
2025-02-23T21:00:30Z
Шовковський: Ми чудово розуміли, що весняний футбол – особливий
Football.ua
2025-02-23T20:58:21Z
Неймовірна Марта Костюк зачарувала публіку стильним образом на вечірці у Мексиці
24tv
2025-02-23T20:51:21Z
Гоффенгайм і Штутгарт не виявили сильнішого
Football.ua
2025-02-23T20:30:02Z
Легендарний форвард Карпат перейшов у клуб, який виступає у Лізі чемпіонів
24tv
2025-02-23T20:15:27Z
"Ліверпуль" розібрався з "Манчестер Сіті" та збільшив лідерський відрив у АПЛ
TSN
2025-02-23T20:10:10Z
Гвардіола пояснив поразку від Ліверпуля
Football.ua
2025-02-23T20:01:38Z
Колишній чемпіон світу прокоментував перемогу Паркера над жалюгідним Баколе
24tv
2025-02-23T19:54:40Z
Антоні пропустить матч проти Реала через дискваліфікацію
Football.ua
2025-02-23T19:51:11Z
У Києві ППО збиває ворожі дрони
ГЛАВКОМ NET
2025-02-23T21:03:21Z
Росіяни, ймовірно, розстріляли українських полонених на Курському напрямку - Лубінець
УкраинФорм
2025-02-23T20:57:30Z
У Києві пролунали вибухи, по «Шахедах» працює ППО
УкраинФорм
2025-02-23T20:51:13Z
У Києві та низці областей оголосили тривогу через ракетну небезпеку
TSN
2025-02-23T20:48:53Z
Сили оборони знищили чотири БМП і чотири танки росіян на Харківщині
УкраинФорм
2025-02-23T20:27:18Z
Захисниця Маріуполя повернулась з полону та майже дісталась Антарктиди: що її зупинило
Фокус
2025-02-23T19:36:21Z
У Львові на полях військових поховань засвітили промені пам’яті
УкраинФорм
2025-02-23T19:00:50Z
В Анкарі відзначили 140 років від дня народження першого голови Кримської Народної Республіки
УкраинФорм
2025-02-23T18:48:57Z
Холоднеча не відступає: коли в Україну повернеться сніг і потепління
GlavRed
2025-02-23T18:27:00Z
"Про твої вуста": Налчаджиоглу публічно пофліртував з Іриною Білик
GlavRed
2025-02-23T21:00:43Z
Дженніфер Лопес публічно звернулася до своїх дітей
Фокус
2025-02-23T18:45:48Z
Володимир Дантес розповів про плани на новий шлюб: "Війна навчила мене"
GlavRed
2025-02-23T18:27:25Z
Джинси 2025: модні варіанти на кожен день
GlavRed
2025-02-23T18:27:00Z
Представник Італії на "Євробаченні-2025" неочікувано відмовився від участі в конкурсі
TSN
2025-02-23T18:06:20Z
Український бал у Відні зібрав €11,5 тисяч на реабілітаційний центр на Тернопільщині
УкраинФорм
2025-02-23T18:03:48Z
Цього року Андрій Кравченко обіцяє здивувати прихильників масштабним дійством. А поки він змонтував backstage свого сольного концерту в Палаці «Україна».
FM-TV
2025-02-23T17:30:35Z
Набридла реклама: чоловік подав до суду на кінотеатр – чи зміг він виграти справу
24tv
2025-02-23T16:57:34Z
Буде важко заснути: 3 найкращі фільми жахів, засновані на реальних подіях
24tv
2025-02-23T16:51:17Z
Стан Папи Римського залишається критичним, але він при свідомості - Ватикан
УкраинФорм
2025-02-23T21:06:33Z
Розробники з Південної Кореї представили новітній кулемет XR-17 стандарту НАТО
InternetUA
2025-02-23T20:36:57Z
Потрапили у свою пастку: США "проґавили" військові навчання Китаю біля Австралії
24tv
2025-02-23T20:27:25Z
"Люблю тварин, але це занадто": жінка виїхала зі своєї квартини через собаку сусідки, деталі
Фокус
2025-02-23T20:21:18Z
Штрафи до 1700 гривень: водіям нагадали про "найдорожчі" місця для паркування
ТСН
2025-02-23T19:51:17Z
Андрющенко розповів, що відбувається з російським судном, яке почало тонути в Азовському морі
24tv
2025-02-23T19:51:07Z
На Київщині ППО працює по ворожих безпілотниках
УкраинФорм
2025-02-23T19:45:08Z
Допомога для малозабезпеченої родини: скільки отримає працездатний батько з двома дітьми
Политека
2025-02-23T19:30:25Z
На підтримку українських біженців у Польщі в наступні два роки потрібно майже $400 мільйонів - ООН
УкраинФорм
2025-02-23T19:21:58Z
Цю помилку в спортзалі роблять майже всі, а вона дуже впливає на результати
24tv
2025-02-23T19:36:21Z
Дієвий метод очищення уггі після зими: вони виглядатимуть як нові
24tv
2025-02-23T19:15:03Z
Синдром хронічної втоми: чому ви завжди виснажені та як з цим боротися
24tv
2025-02-23T19:03:38Z
Чому Кабмін заблокував благодійну програму для пацієнтів?
360ua.news
2025-02-23T18:30:13Z
4 причини, чому не тримається гель-лак: про це потрібно знати
24tv
2025-02-23T16:39:38Z
Секретні прийоми: стало відомо, що потрібно робити, щоб прокидатися менш млявими
Фокус
2025-02-23T15:06:26Z
Чоловіки в групі особливого ризику: лікарка назвала несподівану причину ранньої смерті
Хвиля
2025-02-23T14:30:00Z
Замінять каву: 5 напоїв, що швидко наповнять енергією
24tv
2025-02-23T13:51:19Z
І лікують, і смакують: спеції, які мають бути на вашій кухні
TSN
2025-02-23T10:18:35Z
Нацбанк попереджає про зростання фальшивих банкнот в Україні: які купюри підробляють найчастіше
Политека
2025-02-23T21:00:17Z
Від хліба до інтернету: які послуги та продукти найбільше подорожчають у 2025 році
Хвиля
2025-02-23T20:30:59Z
Ціни на кілограм коропа: де можна купити найдешевше
Политека
2025-02-23T20:30:02Z
Чи можливе перевищення вартості суборенди землі над вартістю оренди
24tv
2025-02-23T20:06:17Z
Sony знову судять через завищені ціни в PS Store
24tv
2025-02-23T20:06:09Z
Ощадбанк попередив українців про зміни: чого чекати клієнтам
Политека
2025-02-23T20:00:47Z
Базовий продукт раціону "впаде" в ціні на 9%: експерт потішив прогнозом
GlavRed
2025-02-23T19:27:49Z
Рекордне подорожчання вершкового масла: чи зростатиме ціна та коли чекати покращення
Знай
2025-02-23T19:12:19Z
Зовнішній борг України виросте вдвічі: що заховано в угоді із США про рідкоземельні метали
24tv
2025-02-23T19:00:50Z
Ford відкликає кросовери Explorer та Aviator
360ua.news
2025-02-23T16:42:40Z
Як перевірити машину на штрафи в Україні: найпростіші способи
Политека
2025-02-23T14:33:41Z
Знайдено мотоцикл «Дніпро Соло» з нульовим пробігом
AutoCentre
2025-02-23T13:07:23Z
Як привітання на дорозі може стати причиною штрафу
360ua.news
2025-02-23T08:45:45Z
Honda оновила найпопулярніший сімейний седан
AutoCentre
2025-02-23T08:06:07Z
Водії можуть втратити права через відсутність одного предмета в авто
GlavRed
2025-02-23T04:27:49Z
Принци Вільям і Гаррі володіють секретною технікою водіння, яка рятує життя
24tv
2025-02-22T21:12:28Z
Штраф у 16 000 гривень: водіїв України почали наказувати за дивне порушення
GlavRed
2025-02-22T20:27:35Z
Як дізнатися реальний пробіг авто: головна ознака, яку не приховаєш
ТСН
2025-02-22T20:21:03Z
Зеленський: Якщо Америка домовиться з росіянами про нас без нас, то успіху в цій угоді не буде
Детектор М
2025-02-23T21:04:49Z
На виборах у Німеччині лідирують консерватори, проросійська "Альтернатива" на другому місці
Лига
2025-02-23T20:57:14Z
Які вибори, коли росіяни запускають по 267 дронів, – Зеленський
24tv
2025-02-23T20:51:13Z
У мене одне питання: чи вони були в окопах з хлопцями, – Зеленський про затримання генералів
24tv
2025-02-23T20:48:54Z
“Великий день для Німеччини”: Трамп відреагував на поразку Шольца на виборах
TSN
2025-02-23T20:48:49Z
РФ відновлюватиме старі бомбардувальники, але є нюанс: ексконсультант Пентагону розкрив плани ворога на Ту-160
TSN
2025-02-23T20:48:09Z
Є позитив для України: політолог дав прогноз на вибори в Німеччині
24tv
2025-02-23T20:45:54Z
Росія встановила дроновий рекорд
ГЛАВКОМ NET
2025-02-23T20:42:36Z
Австрійські центристські партії готові створити уряд без ультраправих
ZN UA
2025-02-23T20:40:22Z