Читаем The Epigenetics Revolution полностью

Is there something special about the tumour suppressor genes that get silenced using epigenetic modifications? There are two contrasting theories about this. The first is that there’s nothing special about these genes and the process is completely random. In this model, every once in a while a random tumour suppressor gets abnormally modified epigenetically. If this changes the expression of the gene, it may mean that cells with that epigenetic modification grow a bit faster or a bit better than their neighbours. This gives the cells a growth advantage and they keep outgrowing the cells around them, gradually accumulating more epigenetic and genetic changes that make them ever more cancerous.

The other theory is that the tumour suppressors that become repressed epigenetically are somehow targeted in this process. It’s not just random bad luck, these genes are actually at a higher than average risk of epigenetic silencing.

In recent years, as we’ve had the technology to profile the epigenetic modifications in more and more cell types, and at higher and higher resolutions, the field has shifted in favour of the second model. There are a set of genes that seem to be rather prone to getting themselves switched off epigenetically.

At first this seems incredibly counter-intuitive. Why on earth would billions of years of evolution leave us with cellular systems that render us prone to cancerous changes? Well, we have to put this in context. Most evolutionary pressures are connected with the drive to leave behind as many offspring as possible. For a human to reach reproductive age, it’s incredibly important that early development occur as efficiently as possible. After all, you can’t reproduce if you never make it past the embryo stage. Once we’ve reached reproductive age and had the opportunity to reproduce, there is little to be gained in evolutionary terms in us staying alive for several decades afterwards.

Evolution has favoured cellular mechanisms that promote effective early growth and development, including the production of multiple different tissue types. Many of these tissue types contain reservoirs of stem cells which are specific to that tissue. Our bodies need these for tissue growth as we mature, and for tissue regeneration following injury. The fates and identities of these tissue-specific stem cells are controlled by the precise patterns of epigenetic modifications. By using epigenetic modifications to control gene expression, the cells keep some flexibility. They have the potential to change into more specialised cells, for example. Perhaps even more importantly when considering cancer, the epigenetic modifications also allow cells to divide to form more stem cells. This is why we don’t run out of skin cells, or bone marrow cells, even if we live to be a hundred years old.

This requirement for gene expression patterns that aren’t completely set in stone is probably why epigenetic repression of tumour suppressor genes is not a random process. We can’t have things two ways. Regulatory systems that allow cells to be flexible are inevitably also systems that allow cells to go wrong. In evolutionary terms, it’s the price we have to pay for our Goldilocks scenario. Our epigenetic pathways make sure some of our cells aren’t completely pluripotent or completely differentiated. Instead, they are just right, hovering somewhere near the top of Waddington’s epigenetic landscape, but ready to roll down at any time.

Peter Laird, who like Peter Jones is based at the University of Southern California, has shown the knock-on effects of this system in cancer cells. His team analysed patterns of DNA methylation in cancer cells, especially focusing on the promoters of tumour suppressor genes. Tumour suppressor genes whose histones are methylated by the EZH2 complex in ES cells were twelve times as likely to have abnormally high levels of DNA methylation as those genes that aren’t targeted by EZH2. Peter Laird described this effect very elegantly, saying, ‘reversible gene repression is replaced by permanent silencing, locking the cell into a perpetual state of self-renewal and thereby predisposing to subsequent malignant transformation [sic].’[199] This is consistent with the idea that there is a stem cell aspect to cancer. If cells are locked into a stem cell-like state, where they can’t differentiate into cells at the bottom of the epigenetic landscape, they will be very dangerous because they will always be able to keep on dividing to form yet more cells like themselves.

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