Читаем The Epigenetics Revolution полностью

Once MeCP2 binds to 5-methylcytosine in a gene promoter it seems to do a number of things. It attracts other proteins that also help to switch the gene off[22]. It may also stop the DNA transcription machinery from binding to the gene promoter, and this prevents mRNA messenger molecule from being produced[23]. Where genes and their promoters are very heavily methylated, binding of MeCP2 seems to be part of a process where that region of a chromosome gets shut down almost permanently. The DNA becomes incredibly tightly coiled up and the gene transcription machinery can’t get access to the base-pairs to make mRNA copies.

This is one of the reasons why DNA methylation is so important. Remember those 85 year old neurons in the brains of senior citizens? For over eight decades DNA methylation has kept certain regions of the genome incredibly tightly compacted and so the neuron has kept certain genes completely repressed. This is why our brain cells never produce haemoglobin, for example, or digestive enzymes.

But what about the other situation, the example of skin stem cells dividing very frequently but always just creating new skin cells, rather than some other cell type such as bone? In this situation, the pattern of DNA methylation is passed from mother cell to daughter cells. When the two strands of the DNA double helix separate, each gets copied using the base-pairing principle, as we saw in Chapter 3. Figure 4.2 illustrates what happens when this replication occurs in a region where the CpG is methylated on the C.

Figure 4.2 This schematic shows how DNA methylation patterns can be preserved when DNA is replicated. The methyl group is represented by the black circle. Following separation of the parent DNA double helix in step 1, and replication of the DNA strands in step 2, the new strands are ‘checked’ by the DNA methyltransferase 1 (DNMT1) enzyme. DNMT1 can recognise that a methyl group at a cytosine motif on one strand of a DNA molecule is not matched on the newly synthesised strand. DNMT1 transfers a methyl group to the cytosine on the new strand (step 3). This only occurs where a C and a G are next to each other in a CpG motif. This process ensures that the DNA methylation patterns are maintained following DNA replication and cell division.


DNMT1 can recognise if a CpG motif is only methylated on one strand. When DNMT1 detects this imbalance, it replaces the ‘missing’ methylation on the newly copied strand. The daughter cells will therefore end up with the same DNA methylation patterns as the parent cell. As a consequence, they will repress the same genes as the parent cell and the skin cells will stay as skin cells.

Miracle mice on YouTube

Epigenetics has a tendency to crop up in places where scientists really aren’t expecting it. One of the most interesting examples of this in recent years has related to MeCP2, the protein that reads the DNA methylation mark. Several years ago, the now discredited theory of the MMR vaccine causing autism was at its height, and getting lots of coverage in the general media. One very respected UK broadsheet newspaper covered in depth the terribly sad story of a little girl. As a baby she initially met all the usual developmental milestones. Shortly after receiving an MMR jab not long before her first birthday she began to deteriorate rapidly, losing most of the skills she had gained. By the time the journalist wrote the article, the little girl was about four years old and was described as having the most severely autistic symptoms the author had ever seen. She had not developed language, appeared to have very severe learning difficulties and her actions were very limited and repetitive, with very few purposeful hand actions (she no longer reached out for food, for example). Development of this incredibly severe disability was undoubtedly a tragedy for her and for her family.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Происхождение мозга
Происхождение мозга

Описаны принципы строения и физиологии мозга животных. На основе морфофункционального анализа реконструированы основные этапы эволюции нервной системы. Сформулированы причины, механизмы и условия появления нервных клеток, простых нервных сетей и нервных систем беспозвоночных. Представлена эволюционная теория переходных сред как основа для разработки нейробиологических моделей происхождения хордовых, первичноводных позвоночных, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Изложены причины возникновения нервных систем различных архетипов и их роль в определении стратегий поведения животных. Приведены примеры использования нейробиологических законов для реконструкции путей эволюции позвоночных и беспозвоночных животных, а также основные принципы адаптивной эволюции нервной системы и поведения.Монография предназначена для зоологов, психологов, студентов биологических специальностей и всех, кто интересуется проблемами эволюции нервной системы и поведения животных.

Сергей Вячеславович Савельев , Сергей Савельев

Биология, биофизика, биохимия / Зоология / Биология / Образование и наука
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни

Испокон веков люди обращали взоры к звездам и размышляли, почему мы здесь и одни ли мы во Вселенной. Нам свойственно задумываться о том, почему существуют растения и животные, откуда мы пришли, кто были наши предки и что ждет нас впереди. Пусть ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и вообще всего не 42, как утверждал когда-то Дуглас Адамс, но он не менее краток и загадочен — митохондрии.Они показывают нам, как возникла жизнь на нашей планете. Они объясняют, почему бактерии так долго царили на ней и почему эволюция, скорее всего, не поднялась выше уровня бактериальной слизи нигде во Вселенной. Они позволяют понять, как возникли первые сложные клетки и как земная жизнь взошла по лестнице восходящей сложности к вершинам славы. Они показывают нам, почему возникли теплокровные существа, стряхнувшие оковы окружающей среды; почему существуют мужчины и женщины, почему мы влюбляемся и заводим детей. Они говорят нам, почему наши дни в этом мире сочтены, почему мы стареем и умираем. Они могут подсказать нам лучший способ провести закатные годы жизни, избежав старости как обузы и проклятия. Может быть, митохондрии и не объясняют смысл жизни, но, по крайней мере, показывают, что она собой представляет. А разве можно понять смысл жизни, не зная, как она устроена?16+

Ник Лэйн

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Образование и наука
Взаимопомощь как фактор эволюции
Взаимопомощь как фактор эволюции

Труд известного теоретика и организатора анархизма Петра Алексеевича Кропоткина. После 1917 года печатался лишь фрагментарно в нескольких сборниках, в частности, в книге "Анархия".В области биологии идеи Кропоткина о взаимопомощи как факторе эволюции, об отсутствии внутривидовой борьбы представляли собой развитие одного из важных направлений дарвинизма. Свое учение о взаимной помощи и поддержке, об отсутствии внутривидовой борьбы Кропоткин перенес и на общественную жизнь. Наряду с этим он признавал, что как биологическая, так и социальная жизнь проникнута началом борьбы. Но социальная борьба плодотворна и прогрессивна только тогда, когда она помогает возникновению новых форм, основанных на принципах справедливости и солидарности. Сформулированный ученым закон взаимной помощи лег в основу его этического учения, которое он развил в своем незавершенном труде "Этика".

Петр Алексеевич Кропоткин

Культурология / Биология, биофизика, биохимия / Политика / Биология / Образование и наука
Основы психофизиологии
Основы психофизиологии

В учебнике «Основы психофизиологии» раскрыты все темы, составляющие в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования содержание курса по психофизиологии, и дополнительно те вопросы, которые представляют собой «точки роста» и привлекают значительное внимание исследователей. В учебнике описаны основные методологические подходы и методы, разработанные как в отечественной, так и в зарубежной психофизиологии, последние достижения этой науки.Настоящий учебник, который отражает современное состояние психофизиологии во всей её полноте, предназначен студентам, аспирантам, научным сотрудникам, а также всем тем, кто интересуется методологией науки, психологией, психофизиологией, нейронауками, методами и результатами объективного изучения психики.

Игорь Сергеевич Дикий , Людмила Александровна Дикая , Юрий Александров , Юрий Иосифович Александров

Детская образовательная литература / Биология, биофизика, биохимия / Биология / Книги Для Детей / Образование и наука