ЖироГен. Почему мы едим все меньше, тренируемся все больше, а худеем все хуже

Должен отметить, что, по сравнению с генетикой, изучение эпигенетики все еще находится в зачаточном состоянии. Эта область науки по-прежнему страдает от антиламарковских настроений. Наследование эпигенетических изменений, в частности вызванных факторами окружающей среды, остается спорным вопросом, так как никто убедительно не показал механизм его действия. Да, наши исследования подтверждают, что воздействие некоторых ХВРЭС приводит к долгосрочным изменениям в структуре ДНК и это влияет на экспрессию многих генов, а команда Майка Скиннера выявила специфические изменения в метилировании ДНК, которые могут быть наследуемыми. Эпигенетическое наследование хорошо доказано у растений и червей, но свидетельств его проявления у людей гораздо меньше.

Один из важных эпигенетических механизмов называется метилированием ДНК (как правило, на цитозиновых нуклеотидах). Метильная группа представляет собой атом углерода, окруженный тремя атомами водородами, которые могут присоединяться к пятому положению цитозинового кольца, образуя так называемый 5-метилцитозин. Наличие или отсутствие блоков 5-метилцитозина влияет на структуру ДНК. Метилирование в частях гена, важных для его экспрессии (таких, как промоторы и энхансеры в регуляторных областях), может сильно влиять на то, произойдет экспрессия гена или нет. Как правило, более активное метилирование в промоторе гена подавляет его экспрессию, и наоборот. Например, мутации гена супрессора опухоли INK4A и гиперметилирование промоутера INK4A могут вызвать злокачественную меланому, потому что оба процесса приводят к потере белка INK4A[77]. Понятия метилирования ДНК и регуляции экспрессии генов хорошо известны, и все же многие считают, что метилирование ДНК не может передаваться по наследству, по крайней мере не у млекопитающих, потому что этот процесс практически полностью стирается при развитии сперматозоида и яйцеклетки (то есть при так называемом перепрограммировании зародышевых клеток). На данный момент эта интригующая область исследований полна противоречий. Еще один важный механизм – это изменения, происходящие в гистонах. Это белки, вокруг которых завернута ДНК. Гистоны могут меняться в различных местах при добавлении метильных групп, ацетильных (двууглеродных) групп или фосфатов. Комбинация модификаций гистонов называется гистоновым кодом. Он может быть достаточно сложным и обеспечивать тонкую настройку экспрессии генов. Некоторые метилирования гистонов могут передаваться по наследству, по крайней мере у мышей. Это еще один важный кандидат на передачу наследственных эпигенетических изменений. Третий тип эпигенетических изменений предполагает экспрессию так называемых некодирующих РНК. Это крупные или мелкие молекулы РНК, которые не транслируются в белки. Не стану глубоко вдаваться в их биохимические характеристики или функции. Скажу лишь, что они могут изменять экспрессию генов и играют важную роль в нормальном развитии организма и его биологических процессов. Например, некодирующая РНК MIR31HG мешает экспрессии белка INK4A; более высокая экспрессия MIR31HG приводит к снижению экспрессии INK4A у пациентов с меланомой. Как повлияют изменения в экспрессии некодирующих РНК на несколько будущих поколений, еще предстоит определить.

Факторы окружающей среды, которые могут влиять на экспрессию генов (и, вероятно, эволюцию и физиологию), очень разнообразны. Сюда относятся как экологические особенности (температура или количество света), так и факторы стресса, и стиль питания (например, низкокалорийная или белковая диета). Множество химических веществ в окружающей среде, от фитохимических веществ (биологически активных соединений в растениях) до синтетических токсинов, также могут влиять на наши индивидуальные особенности и здоровье. Будущие исследования обязательно помогут нам изучить все этапы, от экологических сигналов до наследуемых изменений в структуре хроматина и экспрессии ДНК. Мы также знаем, что факторы окружающей среды могут влиять на эпигенетические метки у детей и развивающихся в матке эмбрионов. Моя работа была посвящена именно влиянию химических веществ, разрушающих эндокринную систему, на растущий организм, клеточное программирование которого может навсегда измениться под влиянием эпигенетических факторов.

Происхождение заболеваний и онтогенетика