Эпигенетика. Управляй своими генами

Сейчас идет бум исследований в области применения микроРНК как для диагностики, так и для лечения рака. Выявлено несколько микроРНК, которые могут подавлять активность генов, связанных с образованием различных видов опухолей, а также известны микроРНК, которые, наоборот, могут стимулировать их образование. Учитывая то, что видов рака очень много, и даже в пределах одного вида существует много вариаций, диагностика и лечение которых сильно отличаются, точное понимание механизмов управления различными микроРНК имеет колоссальное значение для онкологии в целом. МикроРНК ответственны за таргетирование примерно 30 % генов и могут влиять на подавление опухоли, апоптоз (запрограммированная клеточная гибель), клеточную пролиферацию (деление клеток) и движение клеток.

Но это не значит, что микроРНК участвуют только в регуляции опухолевого процесса, они могут играть важную роль во многих хронических заболеваниях, влиянии интоксикации различными токсичными веществами на организм, а также регулировать действие полезных веществ в питании.

Эпимутации

По аналогии с мутациями метильные метки на ДНК и модификации гистонов, или структурные изменения хроматина без изменения нуклеотидной последовательности, получили название эпимутаций. В отличие от мутаций, эпимутации контекст-зависимы, обусловлены сигналами из внешней среды, особенно представляющими опасность и угрозу (но могут вызываться и позитивными тренирующими сигналами), и служат целям адаптации к этим сигналам. Это достигается за счет их участия в регуляции экспрессии генов.

По некоторым предположениям, частота эпимутаций может на один-два порядка превышать частоту генных мутаций, а следовательно, их вклад в наследственную изменчивость, в том числе и у человека, пока остается недооцененным.

Эпигенетические механизмы, воспринимая сигналы среды, создают внутренние каскады регуляции активности генома, способные к самовоспроизведению, усилению и передаче в поколениях. В то же время многообразие перечисленных механизмов регуляции активности генов, их взаимодействие и порой взаимное противодействие, а также наличие обратимых процессов может быть причиной снятия эпигенетических меток, в результате чего генная активность может меняться на противоположную.

Эпигенетические явления отличаются от долгосрочных физиологических адаптаций[7], обусловленных различными регуляторными процессами.

Об эпигенетических явлениях, в отличие от физиологических адаптаций, можно говорить лишь тогда, когда выявлены три основных типа молекулярных явлений (есть и другие механизмы, но пока что хорошо изучены только три). Наблюдаемая во многих случаях измененная экспрессия генома, в том числе закрепившаяся на длительный период времени, может быть признана эпигенетическим явлением лишь при наличии соответствующих изменений в метилировании ДНК, модификациях гистонов или микроРНК.

1.6. Новые, недавно открытые эпигенетические факторы

Немаловажными и открытыми сравнительно недавно факторами эпигенетического репрограммирования являются пространственная организация ядра, Х-хромосомная инактивация, генный импринтинг, мозаичный эффект положения, парамутации, моноаллельная экспрессия и многие другие. Так как эти факторы еще не вполне изучены, мы в этой книге только упомянем о них, иногда в некоторых главах раскрывая механизмы этой регуляции.

Обзор новых эпигенетических факторов прекрасно представлен в статье «Эпигенетика и способы ее реализации», написанной А.Г. Щуко, А.А. Веселовым, и др. Здесь нами добавлено немного поясняющего терминологию материала и упрощены некоторые формулировки для лучшего понимания неспециалистами.

Пространственная организация ядра, а точнее, его генного материала, играет определенную роль в механизмах эпигенетического регулирования.