Nağıllar

epigenetik tənzimləmə. Epigenetika: genlər və yuxarıdan bir şey. Epigenetik dəyişikliklərin nəticələrinin müddəti və epigenetikanın gələcəyi

Epigenetika, son vaxtlar müstəqil tədqiqat sahəsi kimi meydana çıxan genetikanın bir qoludur. Amma bu gün bu gənc dinamik elm canlı sistemlərin inkişafının molekulyar mexanizmlərinə inqilabi baxış təklif edir.

Ən cəsarətli və ruhlandırıcı epigenetik fərziyyələrdən biri, bir çox genin fəaliyyətinə xaricdən təsir göstərir, indi müxtəlif heyvan modelləri təcrübələrində təsdiqlənir. Tədqiqatçılar nəticələrini ehtiyatla şərh edirlər, lakin bunu istisna etmirlər Homo sapiens irsiyyətdən tam asılı deyil və ona görə də məqsədyönlü təsir göstərə bilər.

Gələcəkdə elm adamları haqlı olsalar və genlərə nəzarət mexanizmlərinin açarlarını tapsalar, insan orqanizmdə baş verən fiziki proseslərə məruz qalacaq. Yaşlanma da onlardan biri ola bilər.

Əncirdə. RNT müdaxilə mexanizmi.

dsRNA molekulları bir saç sancağı RNT və ya iki qoşalaşmış tamamlayıcı RNT zəncirləri ola bilər.
Uzun dsRNA molekulları Dicer fermenti tərəfindən hüceyrədə qısa olanlara kəsilir (emal edilir): onun domenlərindən biri xüsusi olaraq dsRNA molekulunun ucunu (ulduzla işarələnmiş) bağlayır, digəri isə dsRNA molekulunun sonunu (ağ oxlarla işarələnmiş) əmələ gətirir. hər iki dsRNA zənciri.

Nəticədə, uzunluğu 20-25 nukleotid olan ikiqat zəncirli RNT (siRNA) əmələ gəlir və Dicer yeni yaranmış ucuna bağlanaraq növbəti dsRNA kəsmə dövrünə keçir.

Bu siRNA-lar Argonaute zülalını (AGO) ehtiva edən kompleksə daxil edilə bilər. AGO zülalı ilə kompleksdəki siRNA zəncirlərindən biri hüceyrədə tamamlayıcı xəbərçi RNT (mRNA) molekullarını tapır. AGO hədəf mRNT molekullarını kəsir, mRNT-nin deqradasiyasına səbəb olur və ya mRNT-nin ribosomda tərcüməsini dayandırır. Qısa RNT-lər həmçinin nüvədəki bir genin nukleotid ardıcıllığında onlara homolog olan genin transkripsiyasını (RNT sintezini) boşa bilir.
(rəsm, diaqram və şərh / "Priroda" jurnalı №1, 2007)

Hələ məlum olmayan digər mexanizmlər də mümkündür.
İrsiyyətin epigenetik və genetik mexanizmləri arasındakı fərq onların sabitliyində, təsirlərin təkrar istehsalındadır. Genetik cəhətdən müəyyən edilmiş əlamətlər müvafiq gendə müəyyən dəyişiklik (mutasiya) baş verənə qədər qeyri-müəyyən müddətə çoxalda bilər.
Müəyyən stimulların yaratdığı epigenetik dəyişikliklər adətən bir orqanizmin həyatı ərzində bir sıra hüceyrə nəsillərində çoxalır. Sonrakı nəsillərə ötürüldükdə, 3-4 nəsildən çox olmayaraq çoxalda bilirlər və sonra onları induksiya edən stimul yox olarsa, tədricən yox olurlar.

Molekulyar səviyyədə necə görünür? Epigenetik markerlər, bu kimyəvi komplekslər adətən adlandırıldığı kimi, DNT molekulunun struktur ardıcıllığını təşkil edən nukleotidlərdə deyil, onların üzərində yerləşir və müəyyən siqnalları birbaşa tutur?

Olduqca doğru. Epigenetik markerlər həqiqətən nukleotidlərdə deyil, onlarda (metilləşmə) və ya xaricində (xromatin histonlarının asetilasiyası, mikroRNT) var.
Bu markerlər gələcək nəslə ötürüldükdə baş verənlər Milad ağacını bənzətmə kimi istifadə etməklə ən yaxşı şəkildə izah olunur. Nəsildən-nəslə keçən “oyuncaqlar” (epigenetik markerlər) blastosist (8 hüceyrəli embrion) əmələ gələrkən ondan tamamilə çıxarılır, sonra isə implantasiya prosesində həmin yerlərdə “qoyulur”. əvvəllər idilər. Bu, çoxdan məlumdur. Ancaq bu yaxınlarda məlum olan və biologiya anlayışımızı tamamilə dəyişdirən şey, müəyyən bir orqanizmin həyatı boyunca əldə edilən epigenetik dəyişikliklərlə əlaqəlidir.

Məsələn, orqanizm müəyyən təsirin (istilik şoku, aclıq və s.) təsiri altında olarsa, epigenetik dəyişikliklərin davamlı induksiyası baş verir (“yeni oyuncaq almaq”). Əvvəllər güman edildiyi kimi, belə epigenetik markerlər mayalanma və embrionun formalaşması zamanı izsiz silinir və beləliklə, nəsillərə ötürülmür. Məlum oldu ki, belə deyil. Son illərdə aparılan çoxlu tədqiqatlarda bir nəslin nümayəndələrində ətraf mühitin stressi ilə törədilən epigenetik dəyişikliklər sonrakı 3-4 nəslin nümayəndələrində aşkar edilmişdir. Bu, son vaxtlara qədər tamamilə qeyri-mümkün hesab edilən qazanılmış əlamətlərin miras alınmasının mümkünlüyünü göstərir.

Epigenetik dəyişikliklərə səbəb olan ən mühüm amillər hansılardır?

Bütün bunlar inkişafın həssas (həssas) mərhələlərində fəaliyyət göstərən amillərdir. İnsanlarda bu, intrauterin inkişafın bütün dövrü və doğumdan sonra ilk üç aydır. Ən vacibləri qidalanma, viral infeksiyalar, hamiləlik zamanı ananın siqaret çəkməsi, qeyri-kafi vitamin D istehsalı (insolyasiya zamanı) və ananın stressidir.
Yəni bədənin dəyişən şərtlərə uyğunlaşmasını artırırlar. Və faktorlar arasında hansı "elçilər" mövcuddur mühit və epigenetik proseslər - hələ heç kim bilmir.

Bununla yanaşı, əsas epigenetik dəyişikliklərin mümkün olduğu ən "həssas" dövrün perikonseptual dövr (konsepsiyadan sonrakı ilk iki ay) olduğuna dair sübutlar var. Mümkündür ki, epigenetik proseslərə hətta konsepsiyadan əvvəl, yəni ziqotun əmələ gəlməsindən əvvəl də mikrob hüceyrələrinə birbaşa müdaxilə etmək cəhdləri təsirli ola bilər. Bununla belə, epigenom embrional inkişaf mərhələsi başa çatdıqdan sonra da kifayət qədər plastik olaraq qalır, bəzi tədqiqatçılar bunu böyüklərdə də düzəltməyə çalışırlar.

Məsələn, Min Ju Fan ( Ming Zhu Fang) və onun Nyu-Cersidəki (ABŞ) Rutgers Universitetindən olan həmkarları müəyyən ediblər ki, böyüklərdə yaşıl çayın müəyyən komponentinin (antioksidant - epiqallokateşin qallatın (EGCG)) köməyi ilə qripin gen-supressorlarını (supressorlarını) aktivləşdirmək mümkündür. DNT demetilasiyası nəticəsində şiş böyüməsi.

İndi ABŞ və Almaniyada xərçəngin diaqnostikasında epigenetikanın son tədqiqatlarının nəticələrinə əsaslanaraq artıq təxminən onlarla dərman hazırlanır.
İndi epigenetikada əsas suallar hansılardır? Onların həlli qocalma mexanizmlərinin (prosesinin) öyrənilməsini necə inkişaf etdirə bilər?

İnanıram ki, qocalma prosesi təbiətən epigenetikdir (“ontogenez mərhələsi kimi”). Bu sahədə tədqiqatlar yalnız son illərdə başlamışdır, lakin müvəffəqiyyətli olsalar, bəlkə də bəşəriyyət xəstəliklərlə mübarizə aparmaq və ömrünü uzatmaq üçün yeni güclü bir vasitə əldə edəcəkdir.
İndi əsas məsələlər xəstəliklərin (məsələn, xərçəng) epigenetik təbiəti və onların qarşısının alınması və müalicəsi üçün yeni yanaşmaların işlənib hazırlanmasıdır.
Yaşla bağlı xəstəliklərin molekulyar epigenetik mexanizmlərini öyrənmək mümkün olarsa, onların inkişafına uğurla qarşı çıxmaq mümkün olacaqdır.

Axı, məsələn, işçi arı 6 həftə, ana arı isə 6 il yaşayır.
Tam genetik şəxsiyyəti ilə onlar yalnız onunla fərqlənirlər ki, inkişaf zamanı gələcək ana arı adi bir işçi arıdan bir neçə gün daha çox arı südü ilə qidalanır.

Nəticədə bu arı kastalarının nümayəndələri bir qədər fərqli epigenotiplər əmələ gətirirlər. Və xarici və biokimyəvi oxşarlığa baxmayaraq, onların həyat müddəti 50 dəfə fərqlənir!

60-cı illərdə aparılan tədqiqat prosesində onun yaşla azaldığı göstərilmişdir. Lakin alimlər suala cavab verməkdə hər hansı irəliləyiş əldə ediblərmi: bu niyə baş verir?

Qocalmanın xüsusiyyətləri və sürətinin erkən ontogenez şəraitindən asılı olduğunu göstərən çoxlu əsərlər vardır. Əksəriyyət bunu epigenetik proseslərin korreksiyası ilə əlaqələndirir.

DNT metilasiyası yaşla azalır, bunun niyə baş verdiyi hələ məlum deyil. Versiyalardan biri budur ki, bu uyğunlaşmanın nəticəsidir, bədənin həm xarici stresslərə, həm də daxili "superstres" - qocalmağa uyğunlaşma cəhdidir.

Mümkündür ki, yaşa bağlı demetilasiya zamanı “içərilən” DNT əlavə adaptiv resursdur, vitauksiya prosesinin təzahürlərindən biri (görkəmli gerontoloq Vladimir Veniaminoviç Frolkis tərəfindən belə adlandırılmışdır) - qocalmanın qarşısını alan fizioloji prosesdir.

Gen səviyyəsində dəyişiklik etmək üçün DNT-nin mutasiyaya uğramış “hərfi”, bəlkə də genlərin bir hissəsini müəyyən edib əvəz etmək lazımdır. Hələlik bu cür əməliyyatların aparılmasının ən perspektivli üsulu biotexnolojidir. Ancaq hələlik bu eksperimental istiqamətdir və hələ ki, orada xüsusi irəliləyişlər yoxdur. Metilləşmə daha plastik bir prosesdir, onu dəyişdirmək daha asandır, o cümlədən farmakoloji preparatların köməyi ilə. Seçmə nəzarəti öyrənmək mümkündürmü? Bunun üçün başqa nə etmək lazımdır?

Metilləşmə ehtimalı azdır. Bu qeyri-spesifikdir, hər şeyə "topdan" təsir göstərir. Siz meymuna fortepiano düymələrini vurmağı öyrədə bilərsiniz və o, ondan yüksək səslər çıxaracaq, lakin onun Ay işığı sonatasını ifa etmək ehtimalı azdır. Metilləşmənin köməyi ilə bir orqanizmin fenotipini dəyişdirmək mümkün olan nümunələr olsa da. Ən məşhur nümunə mutant agouti genini daşıyan siçanlardır (mən bunu artıq qeyd etmişəm). Bu siçanlarda normal palto rənginə çevrilmə baş verdi, çünki "qüsurlu" gen metilləşmə ilə "söndürüldü".

Ancaq gen ifadəsinə selektiv təsir göstərmək mümkündür və yüksək spesifik olaraq, yalnız "özlərinə" təsir edən müdaxilə edən RNT-lər bunun üçün mükəmməldir. Artıq belə işlər aparılır.

Məsələn, amerikalı tədqiqatçılar bu yaxınlarda insan şiş hüceyrələrini immun çatışmazlığı olan siçanlarda sərbəst şəkildə çoxalıb metastaz verə bilən immun sistemi funksiyasını pozan siçanlara köçürdülər. Alimlər metastaz verən hüceyrələrdə ifadə olunanları müəyyən edə bildilər və müvafiq müdaxilə edən RNT-ni sintez edərək və onu siçanlara yeritməklə "xərçəng" xəbərçi RNT-nin sintezini blokladılar və müvafiq olaraq şiş böyüməsini və metastazı boğdular.

Yəni müasir araşdırmalara əsaslanaraq deyə bilərik ki, canlı orqanizmlərdə baş verən müxtəlif proseslər epigenetik siqnallara əsaslanır. Onlar nədirlər? Onların formalaşmasına hansı amillər təsir edir? Alimlər bu siqnalları deşifrə edə bilərmi?

Siqnallar çox fərqli ola bilər. İnkişaf və stress zamanı bunlar ilk növbədə hormonal xarakterli siqnallardır, lakin hətta intensivliyi təbii elektromaqnitdən bir milyon (!) Dəfə az olan müəyyən bir tezlikdə aşağı tezlikli elektromaqnit sahəsinin təsiri olduğuna dair sübutlar var. sahə, hüceyrə mədəniyyəti sahələrində istilik şoku zülallarının (HSP70) genlərinin ifadəsinə səbəb ola bilər. Bu halda, bu sahə, əlbəttə ki, "enerjili" hərəkət etmir, lakin gen ifadəsini "başladan" bir növ siqnal "tetikleyicisidir". Burada hələ çox sirr var.

Məsələn, bu yaxınlarda açıldı müşahidəçi təsiri("gözləyən effekti").
Qısaca onun mahiyyəti belədir. Kultura hüceyrələrini şüalandırdığımız zaman, onlar xromosom aberrasiyalarından tutmuş radioadaptiv reaksiyalara (yüksək dozada radiasiyaya tab gətirmək qabiliyyəti) qədər geniş spektrli reaksiyalar yaşayırlar. Amma bütün şüalanmış hüceyrələri və qalanları çıxarsaq qida mühiti başqalarını şüalanmayan köçürsək, heç kim onları şüalandırmasa da, eyni reaksiyaları göstərəcəklər.

Güman edilir ki, şüalanmış hüceyrələr ətraf mühitə müəyyən epigenetik “siqnal” faktorları ifraz edir ki, bu da şüalanmayan hüceyrələrdə oxşar dəyişikliklərə səbəb olur. Bu amillərin mahiyyəti nədir, hələ heç kim bilmir.

Həyat keyfiyyətinin və gözlənilən ömür uzunluğunun yaxşılaşdırılmasında böyük gözləntilər kök hüceyrə tədqiqatı sahəsində elmi irəliləyişlərlə əlaqələndirilir. Epigenetika hüceyrələrin yenidən proqramlaşdırılmasında ona verilən ümidləri doğrultmağa müvəffəq olacaqmı? Bunun üçün ciddi ilkin şərtlər varmı?

Əgər somatik hüceyrələrin kök hüceyrələrə "epigenetik yenidən proqramlaşdırılması" üçün etibarlı bir texnika hazırlanarsa, bu, şübhəsiz ki, biologiya və tibbdə inqilab olacaq. İndiyədək bu istiqamətdə yalnız ilk addımlar atılıb, lakin ümidvericidir.

Tanınmış bir maksim: insan nə yeyir. Yeməyin bizə hansı təsiri var? Məsələn, hüceyrə yaddaşının mexanizmlərini tədqiq edən Melburn Universitetinin genetikləri müəyyən ediblər ki, bir doza şəkər qəbul etdikdən sonra hüceyrə bir neçə həftə ərzində müvafiq kimyəvi markeri saxlayır.

Hətta epigenetikanın xüsusi bir bölməsi var - Qidalanma Epigenetikası xüsusi olaraq epigenetik proseslərin qidalanma xüsusiyyətlərindən asılılığı məsələsi ilə məşğul olur. Bu xüsusiyyətlər orqanizmin inkişafının ilkin mərhələlərində xüsusilə vacibdir. Məsələn, körpə ana südü ilə deyil, inək südünə əsaslanan quru qida qarışıqları ilə qidalandıqda, onun bədəninin hüceyrələrində epigenetik dəyişikliklər baş verir ki, bu da iz buraxma (imprinting) mexanizmi ilə sabitlənərək, nəticədə sətəlcəmə səbəb olur. pankreasın beta hüceyrələrində otoimmün prosesin başlanğıcı və nəticədə 1-ci tip diabet.

Əncirdə. diabetin inkişafı (kursoru tıkladığınız zaman Şəkil artır). Tip 1 diabet kimi otoimmün xəstəliklərdə insanın immun sistemi öz orqan və toxumalarına hücum edir.
Bəzi otoantikorlar, xəstəliyin ilk əlamətləri görünməzdən çox əvvəl bədəndə istehsal olunmağa başlayır. Onların müəyyən edilməsi xəstəliyin inkişaf riskini qiymətləndirməyə kömək edə bilər.
(şəkil "IN THE WORLD OF SCIENCE" jurnalından, iyul 2007, № 7)

Və dölün inkişafı zamanı qeyri-adekvat (kaloriya ilə məhdudlaşdırılmış) qidalanma yetkinlik dövründə və II tip diabetdə piylənməyə birbaşa yoldur.

Bu o deməkdir ki, insan hələ də təkcə özü üçün deyil, həm də nəsli üçün cavabdehdir: övladları, nəvələri, nəticələri üçün?

Bəli, əlbəttə ki, və əvvəllər düşünüldüyündən daha çox dərəcədə.

Və sözdə genomik izlənmədə epigenetik komponent nədir?

Genomik imprinting ilə eyni gen atadan və ya anadan nəslə keçməsindən asılı olaraq fenotipik olaraq fərqli şəkildə özünü göstərir. Yəni bir gen anadan miras alınırsa, o, artıq metilləşir və ifadə olunmur, atadan miras qalan gen isə metilləşmir və ifadə olunur.

Genomik imprinting, yalnız müəyyən bir cinsin əcdadlarından ötürülən müxtəlif irsi xəstəliklərin inkişafında ən fəal şəkildə öyrənilir. Məsələn, Hantinqton xəstəliyinin yetkinlik yaşına çatmayan forması yalnız mutant allel atadan, atrofik miotoniya isə anadan miras qaldıqda özünü göstərir.
Və bu, atadan və ya anadan miras qalmasından asılı olmayaraq, bu xəstəliklərin səbəbləri tamamilə eyni olmasına baxmayaraq. Fərqlər ana və ya əksinə, ata orqanizmlərində qalmalarına görə "epigenetik fonda" yatır. Başqa sözlə, onlar valideynin cinsinin "epigenetik izini" daşıyırlar. Müəyyən bir cinsin əcdadının bədənində olduqda, onlar metilləşdirilir (funksional repressiyaya məruz qalır), digəri isə demetilləşdirilir (müvafiq olaraq, ifadə edilir) və eyni vəziyyətdə nəsillər tərəfindən miras alınır, aparıcı (və ya yox) aparıcı) müəyyən xəstəliklərin yaranmasına səbəb olur.

Siz radiasiyanın orqanizmə təsirini öyrənirsiniz. Məlumdur ki, radiasiyanın aşağı dozaları meyvə milçəklərinin ömrünə müsbət təsir göstərir. Drosophila. İnsan orqanizmini aşağı dozada radiasiya ilə məşq etmək mümkündürmü? Keçən əsrin 70-ci illərində onun ifadə etdiyi Aleksandr Mixayloviç Kuzin, fondan təxminən daha böyük bir miqyasda olan dozalar stimullaşdırıcı təsirə səbəb olur.

Məsələn, Keralada fon səviyyəsi “orta hindistanlı” səviyyəsindən 2 yox, 7,5 dəfə yüksəkdir, lakin nə xərçəngə yoluxma halları, nə də ondan ölüm halları ümumi Hindistan əhalisindən fərqlənmir.

(Məsələn, bu mövzuda ən son məlumatlara baxın: Nair RR, Rajan B, Akiba S, Jayalekshmi P, Nair MK, Gangadharan P, Koga T, Morishima H, Nakamura S, Sugahara T. Kerala, Hindistan-Karanagappally kohort tədqiqatında fon radiasiyası və xərçəng xəstəliyi. Sağlamlıq fizikası. Yanvar 2009;96(1):55-66)

Tədqiqatlarınızın birində siz 1990-2000-ci illər arasında vəfat etmiş 105.000 Kiyevlinin doğum və ölüm tarixləri ilə bağlı məlumatları təhlil etmisiniz. Hansı nəticələr çıxarıldı?

İlin sonunda (xüsusilə dekabrda) doğulanların gözlənilən ömür uzunluğu ən uzun, ən qısası isə “aprel-iyul” ayları olub. Minimum və maksimum orta aylıq dəyərlər arasındakı fərqlər çox böyük idi və kişilər üçün 2,6, qadınlar üçün 2,3 ilə çatdı. Nəticələrimiz göstərir ki, insanın nə qədər ömrü doğulduğu ilin fəslindən böyük ölçüdə asılıdır.

Alınan məlumatları tətbiq etmək mümkündürmü?

Nə tövsiyələr ola bilər? Məsələn, uşaqları yazda (ən yaxşı - martda) təsəvvür etmək, onlar potensial yüzilliklər olsunlar? Amma bu absurddur. Təbiət bəzilərinə hər şeyi, bəzilərinə isə heç nə vermir. “Mövsümi proqramlaşdırma” ilə də belədir. Məsələn, bir çox ölkələrdə (İtaliya, Portuqaliya, Yaponiya) aparılan araşdırmalar zamanı yazın sonu - yayın əvvəlində (bizim məlumatlara görə - "qısa ciyərlilər") doğulan məktəbli və tələbələrin intellektual qabiliyyətlərinin ən yüksək olduğu üzə çıxıb. Bu araşdırmalar ilin müəyyən aylarında uşaq sahibi olmaq üçün “tətbiq olunan” tövsiyələrin mənasızlığını nümayiş etdirir. Ancaq daha da ciddi bir səbəb elmi araşdırma"proqramlaşdırmanı" müəyyən edən mexanizmlər, eləcə də gələcəkdə ömrü uzatmaq üçün bu mexanizmlərin yönəldilmiş korreksiyası vasitələrinin axtarışı, əlbəttə ki, bu işlərdir.

Rusiyada epigenetikanın qabaqcıllarından biri, Moskva Dövlət Universitetinin professoru Boris Vanyuşin “Epigenetikanın maddiləşdirilməsi və ya böyük nəticələrlə kiçik dəyişikliklər” əsərində yazırdı ki, ötən əsr genetika əsri, indiki əsr isə genetik əsrdir. epigenetik əsr.

Epigenetikanın mövqeyini bu qədər optimist qiymətləndirməyə nə imkan verir?

İnsan Genomu proqramı başa çatdıqdan sonra elmi ictimaiyyət şoka düşdü: insanın quruluşu və fəaliyyəti haqqında məlumatın təxminən 30 min gendə olduğu məlum oldu (müxtəlif hesablamalara görə, bu, cəmi 8-10 meqabaytdır). məlumat). Epigenetika sahəsində çalışan mütəxəssislər bunu “ikinci informasiya sistemi” adlandırırlar və hesab edirlər ki, orqanizmin inkişafını və həyat fəaliyyətini idarə edən epigenetik mexanizmlərin deşifrə edilməsi biologiya və tibbdə inqilaba səbəb olacaq.

Məsələn, bir sıra tədqiqatlar artıq bu cür rəqəmlərdə tipik nümunələri müəyyən etməyə müvəffəq olmuşdur. Onların əsasında həkimlər erkən mərhələdə xərçəngin meydana gəlməsini diaqnoz edə bilərlər.
Bəs belə bir layihə həyata keçirilə bilərmi?

Bəli, əlbəttə ki, bu, çox baha başa gəlsə də və böhran zamanı çətin ki, həyata keçirilə bilər. Ancaq uzunmüddətli perspektivdə - olduqca.

Hələ 1970-ci ildə jurnalda Vanyushin qrupu "Təbiət" gen ifadəsində fərqliliklərə səbəb olan hüceyrə diferensiasiyasını tənzimləyən məlumatlar haqqında dərc edilmişdir. Və bu barədə danışdın. Ancaq bir orqanizmdə hər hüceyrədə eyni genom varsa, o zaman hər bir hüceyrə növünün epigenomunun müvafiq olaraq özünəməxsusluğu var və DNT fərqli şəkildə metilləşir. Nəzərə alsaq ki, insan orqanizmində təxminən iki yüz əlli növ hüceyrə var, məlumatın həcmi çox böyük ola bilər.

Buna görə də İnsan Epigenomu layihəsini həyata keçirmək çox çətindir (ümidsiz olmasa da).

O hesab edir ki, ən əhəmiyyətsiz hadisələr insanın həyatına böyük təsir göstərə bilər: “Əgər ətraf mühit genomumuzun dəyişməsində belə bir rol oynayırsa, o zaman biz bioloji və sosial proseslər arasında körpü qurmalıyıq. Bu, şeylərə baxış tərzimizi tamamilə dəyişəcək”.

Hər şey bu qədər ciddidir?

Əlbəttə. İndi, epigenetika sahəsindəki son kəşflərlə əlaqədar olaraq, bir çox elm adamı sarsılmaz görünən və ya əbədi olaraq rədd edilən bir çox müddəaların tənqidi şəkildə yenidən nəzərdən keçirilməsinin zəruriliyindən və hətta biologiyada fundamental paradiqmaların dəyişdirilməsinin zəruriliyindən danışır. Düşüncədə belə bir inqilab, əlbəttə ki, insanların dünyagörüşü və həyat tərzindən tutmuş biologiya və tibbdə kəşflərin partlamasına qədər həyatının bütün sahələrinə ən mühüm təsir göstərə bilər.

Fenotip haqqında məlumat təkcə genomda deyil, həm də plastik olan və müəyyən ətraf mühit stimullarının təsiri altında dəyişən, genlərin ifadəsinə təsir göstərə bilən epigenomda var - MOLEKULAR BİOLOGİYANIN MƏRKƏZİ DOQMALARINA ZİDDƏDİR. MƏLUMAT AXINI YALNIZ DNT-DƏN ZÜLALLARA GEÇƏ BİLƏR, əksinə DEYİL.
Erkən ontogenezdə yaranan epigenetik dəyişikliklər insanın bütün sonrakı taleyini (psixotip, maddələr mübadiləsi, xəstəliklərə meyl və s. daxil olmaqla) çap etmə mexanizmi ilə müəyyən edilə və dəyişdirilə bilər - BÜRC ASTROLOGİYASI.
Təkamülün səbəbi təbii seçmə yolu ilə seçilən təsadüfi dəyişikliklərdən (mutasiyalardan) əlavə, istiqamətləndirilmiş adaptiv dəyişikliklərdir (epimutasiyalar) - Fransız filosofunun (Ədəbiyyat üzrə Nobel mükafatı laureatı, 1927) Anri BERQSONUN YARADICI TƏKAMÜL KONSEPTİYASI.
Epimutasiyalar əcdadlardan nəsillərə keçə bilər - ƏLDƏ EDİLMİŞ XÜSUSİYYƏTLƏRİN İRSASI, LAMARKİZM.

Yaxın gələcəkdə hansı aktual suallara cavab veriləcək?

Çoxhüceyrəli orqanizmin inkişafı necə baş verir, baş vermə vaxtını, bədənin müxtəlif orqanlarının quruluşunu və funksiyalarını bu qədər dəqiq müəyyən edən siqnalların təbiəti nədir?

Epigenetik proseslərə təsir etməklə orqanizmləri istədiyiniz istiqamətdə dəyişmək mümkündürmü?

Epigenetik prosesləri tənzimləməklə diabet və xərçəng kimi epigenetik xəstəliklərin inkişafının qarşısını almaq mümkündürmü?

Qocalma prosesində epigenetik mexanizmlərin rolu nədir, onların köməyi ilə ömrü uzatmaq mümkündürmü?

Dövrümüzdə anlaşılmaz olan canlı sistemlərin təkamül qanunauyğunluqları ("Darvinə görə deyil" təkamül) epigenetik proseslərin iştirakı ilə izah oluna bilərmi?

Təbii ki, bu, yalnız mənim şəxsi siyahımdır, digər tədqiqatçılar üçün fərqli ola bilər.

Epigenetikanın bəlkə də ən geniş və eyni zamanda dəqiq tərifi görkəmli ingilis bioloqu, Nobel mükafatı laureatı Piter Medavara məxsusdur: “Genetika təklif edir, lakin epigenetika sərəncam verir”.

Aleksey Rzheshevski Alexander Vaiserman

Hüceyrələrimizin yaddaşa sahib olduğunu bilirdinizmi? Onlar yalnız səhər yeməyində nə yediyinizi deyil, həm də ananızın və nənənizin hamiləlik dövründə nə yediyini xatırlayırlar. Hüceyrələriniz idmanla məşğul olub-olmadığınızı və nə qədər spirt içdiyinizi yaxşı xatırlayır. Hüceyrələrin yaddaşı sizin viruslarla görüşlərinizi və uşaqlıqda nə qədər sevildiyinizi saxlayır. Hüceyrə yaddaşı sizin piylənmə və depressiyaya meylli olub-olmayacağınıza qərar verir. Əsasən hüceyrə yaddaşına görə biz şimpanze kimi deyilik, baxmayaraq ki, onlarla təxminən eyni genom tərkibimiz var. Epigenetika elmi isə hüceyrələrimizin bu heyrətamiz xüsusiyyətini anlamağa kömək etdi.

Epigenetika müasir elmin kifayət qədər gənc sahəsidir və bu günə qədər onun "bacısı" genetikası kimi geniş tanınmır. Yunan dilindən tərcümədə "epi-" ön sözünün mənası "yuxarıda", "yuxarıda", "yuxarıda" deməkdir. Əgər genetika genlərimizdə, DNT-də dəyişikliklərə səbəb olan prosesləri öyrənirsə, epigenetika gen aktivliyindəki dəyişiklikləri öyrənir, hansı ki. DNT strukturu qalır. Təsəvvür edə bilərik ki, hansısa “komandir” qidalanma, emosional stress, fiziki fəaliyyət kimi xarici stimullara cavab olaraq genlərimizə onların fəaliyyətini artırmaq və ya əksinə zəiflətmək əmri verir.

Epigenetik proseslər bir neçə səviyyədə həyata keçirilir. Metilləşmə fərdi nukleotidlər səviyyəsində fəaliyyət göstərir. Növbəti səviyyə histonların, DNT zəncirlərinin qablaşdırılmasında iştirak edən zülalların modifikasiyasıdır. Transkripsiya və DNT replikasiyası prosesləri də bu qablaşdırmadan asılıdır. Ayrı bir elmi sahə - RNT epigenetikası - xəbərçi RNT metilasiyası da daxil olmaqla RNT ilə əlaqəli epigenetik prosesləri öyrənir.

Mutasiya nəzarəti

Molekulyar biologiyanın ayrıca bir sahəsi kimi epigenetikanın inkişafı 1940-cı illərdə başlamışdır. Sonra ingilis genetiki Konrad Uoddinqton orqanizmin əmələ gəlməsi prosesini izah edən “epigenetik landşaft” anlayışını formalaşdırdı. Uzun müddətdir ki, epigenetik çevrilmələr yalnız orqanizmin inkişafının ilkin mərhələsi üçün xarakterikdir və yetkinlik dövründə müşahidə olunmur. Bununla belə, son illərdə biologiya və genetikada bomba effekti yaradan bir sıra eksperimental sübutlar əldə edilmişdir.

Keçən əsrin sonlarında genetik dünyagörüşündə bir inqilab baş verdi. Bir neçə laboratoriyada eyni anda bir sıra eksperimental məlumatlar əldə edildi ki, bu da genetikləri çox düşündürdü. Beləliklə, 1998-ci ildə Bazel Universitetindən Renato Paronun rəhbərlik etdiyi isveçrəli tədqiqatçılar mutasiyalar nəticəsində meyvə milçəkləri ilə təcrübələr apardılar. sarı göz. Müəyyən edilib ki, mutant meyvə milçəklərində temperaturun artmasının təsiri ilə nəsillər sarı deyil, qırmızı (normal) gözlərlə doğulub. Onlar gözlərin rəngini dəyişən bir xromosom elementini aktivləşdiriblər.

Tədqiqatçıların təəccübünə səbəb olaraq, gözlərin qırmızı rəngi bu milçəklərin nəsillərində daha dörd nəsil davam etdi, baxmayaraq ki, onlar artıq istiyə məruz qalmadılar. Yəni qazanılmış xüsusiyyətlər irsi xarakter daşıyır. Alimlər sensasion nəticə çıxarmağa məcbur olublar: stressin yaratdığı və genomun özünə təsir etməyən epigenetik dəyişikliklər düzəldilə və sonrakı nəsillərə ötürülə bilər.

Ancaq bəlkə bu, yalnız Drosophila'da olur? Təkcə yox. Sonralar məlum oldu ki, insanlarda epigenetik mexanizmlərin təsiri də çox mühüm rol oynayır. Məsələn, böyüklərin 2-ci tip şəkərli diabetə meylinin onların doğulduğu aydan asılı ola biləcəyi bir nümunə müəyyən edilmişdir. Və bu, ilin vaxtı ilə əlaqəli bəzi amillərin təsiri ilə xəstəliyin özünün baş verməsi arasında 50-60 il keçməsinə baxmayaraq. Bu epigenetik proqramlaşdırmanın bariz nümunəsidir.

Meyilliyi diabet və doğum tarixi ilə nə əlaqələndirə bilər? Yeni Zelandiyalı alimlər Peter Qlukman və Mark Hanson bu paradoksa məntiqi izahat verə biliblər. Onlar "uyğunsuzluq fərziyyəsi" təklif etdilər ki, ona uyğun olaraq inkişaf etməkdə olan orqanizmdə doğuşdan sonra gözlənilən ətraf mühit şəraitinə "proqnostik" uyğunlaşma baş verə bilər. Proqnoz təsdiqlənərsə, bu orqanizmin yaşayacağı dünyada yaşamaq şansını artırır. Əks halda, uyğunlaşma uyğunsuzluğa, yəni xəstəliyə çevrilir.

Məsələn, intrauterin inkişaf zamanı döl qeyri-kafi miqdarda qida alırsa, "yağışlı bir gün üçün" gələcək istifadə üçün qida ehtiyatlarını saxlamağa yönəlmiş metabolik dəyişikliklər baş verir. Doğuşdan sonra həqiqətən az qida varsa, bu, bədənin sağ qalmasına kömək edir. Əgər insanın doğulduqdan sonra daxil olduğu dünya gözlənildiyindən daha firavan olarsa, bu “qənaətkar” metabolik model sonrakı həyatda piylənməyə və 2-ci tip diabetə səbəb ola bilər.

2003-cü ildə Duke Universitetinin amerikalı alimləri Randy Jirtle və Robert Waterland tərəfindən aparılan təcrübələr artıq dərsliklərə çevrilib. Bir neçə il əvvəl Jirtl adi siçanlara süni gen yerləşdirməyi bacarmışdı ki, bu da onların sarı, kök və xəstə doğulmasına səbəb oldu. Belə siçanları yaradan Jirtl və həmkarları yoxlamaq qərarına gəldilər: qüsurlu geni çıxarmadan onları normallaşdırmaq mümkündürmü? Məlum oldu ki, bu mümkün idi: hamilə agouti siçanlarının yeminə fol turşusu, vitamin B12, xolin və metionin əlavə etdilər (necə ki, sarı siçanı “canavarlar” adlandırmağa başladılar) və nəticədə normal nəsillər meydana çıxdı. Qidalanma faktorları genlərdəki mutasiyaları neytrallaşdıra bildi. Üstəlik, pəhrizin təsiri bir neçə sonrakı nəsillər üçün də davam etdi: qida əlavələri sayəsində normal doğulmuş körpə agouti siçanları, artıq adi pəhrizə sahib olsalar da, özləri normal siçanlar dünyaya gətirdilər.

Metil qrupları DNT-ni məhv etmədən və ya dəyişdirmədən sitozin əsaslarına bağlanır, lakin müvafiq genlərin fəaliyyətinə təsir göstərir. da var əks proses- metil qruplarının çıxarıldığı və genlərin orijinal fəaliyyətinin bərpa olunduğu demetilləşmə.

Əminliklə deyə bilərik ki, hamiləlik dövrü və həyatın ilk ayları bütün məməlilərin, o cümlədən insanların həyatında ən əhəmiyyətlidir. Alman nevroloqu Piter Spork düzgün ifadə etdiyi kimi, “Bizim qocalıqda sağlamlığımız bəzən həyatın indiki anındakı qidadan daha çox hamiləlik zamanı anamızın pəhrizindən daha çox təsirlənir”.

mirasla taleyi

Gen aktivliyinin epigenetik tənzimlənməsinin ən çox öyrənilmiş mexanizmi DNT-nin sitozin əsaslarına bir metil qrupunun (bir karbon atomu və üç hidrogen atomu) əlavə edilməsindən ibarət olan metilləşmə prosesidir. Metilasiya genlərin fəaliyyətinə bir neçə yolla təsir göstərə bilər. Xüsusilə, metil qrupları transkripsiya faktorunun (bir DNT şablonunda messenger RNT sintezi prosesini idarə edən bir zülal) xüsusi DNT bölgələri ilə təmasda olmasına fiziki olaraq mane ola bilər. Digər tərəfdən, onlar metilsitozini birləşdirən zülallarla birlikdə işləyir, xromosomları təşkil edən maddə, irsi məlumatların anbarı olan xromatinin yenidən qurulması prosesində iştirak edirlər.

Təsadüfiliyə görə məsuliyyət daşıyır

Demək olar ki, bütün qadınlar hamiləlik dövründə fol turşusu qəbul etməyin çox vacib olduğunu bilirlər. Fol turşusu, B12 vitamini və amin turşusu metionin ilə birlikdə metilləşmə prosesinin normal gedişi üçün zəruri olan metil qruplarının donoru, tədarükçüsü rolunu oynayır. Vitamin B12 və metionini vegetarian pəhrizdən əldə etmək demək olar ki, mümkün deyil, çünki onlar əsasən heyvan mənşəli məhsullarda olur, buna görə də gələcək ananın boşaldılması pəhrizi uşaq üçün ən xoşagəlməz nəticələrə səbəb ola bilər. Bu yaxınlarda məlum oldu ki, bu iki maddənin, eləcə də fol turşusunun qida rasionunda çatışmazlıq döldə xromosomların fərqliliyinin pozulmasına səbəb ola bilər. Və bu, adətən sadəcə faciəvi qəza hesab edilən Daun sindromlu uşaq sahibi olma riskini xeyli artırır.
O da məlumdur ki, hamiləlik zamanı qidalanma və stress ana və dölün orqanizmində bir sıra hormonların - qlükokortikoidlərin, katekolaminlərin, insulinin, böyümə hormonunun və s. konsentrasiyasını pisləşdirir. hipotalamus və hipofiz hüceyrələrində mənfi epigenetik dəyişikliklər. Bu, körpənin hipotalamik-hipofiz tənzimləmə sisteminin pozulmuş funksiyası ilə doğulması ilə doludur. Buna görə də, o, çox fərqli xarakterli stressin öhdəsindən daha az tab gətirəcək: infeksiyalar, fiziki və zehni stress və s.. Aydındır ki, ana hamiləlik dövründə pis qidalanaraq və narahat olmaqla, bətnindəki uşağını xəstə edir. hər tərəfdən zəif itirən.

Metilasiya insanlarda bütün orqan və sistemlərin inkişafı və formalaşması ilə bağlı bir çox proseslərdə iştirak edir. Bunlardan biri də embrionda X xromosomlarının inaktivasiyasıdır. Bildiyiniz kimi, dişi məməlilərdə X xromosomu adlanan cinsi xromosomların iki nüsxəsi var və erkəklər ölçüləri və genetik məlumatların miqdarı baxımından daha kiçik olan bir X və bir Y xromosomu ilə kifayətlənirlər. İstehsal olunan gen məhsullarının (RNT və zülallar) miqdarında kişi və qadınları bərabərləşdirmək üçün qadınlarda X xromosomlarından birində olan genlərin çoxu söndürülür.

Bu prosesin kulminasiyası embrionun 50-100 hüceyrədən ibarət olduğu blastosist mərhələsində baş verir. Hər bir hüceyrədə inaktivasiya üçün xromosom (ata və ya ana) təsadüfi seçilir və bu hüceyrənin bütün sonrakı nəsillərində qeyri-aktiv qalır. Ata və ana xromosomlarının bu "qarışdırılması" prosesi ilə əlaqədar olaraq, qadınların X xromosomu ilə əlaqəli xəstəliklərdən əziyyət çəkmə ehtimalı daha azdır.

Metilasiya hüceyrələrin differensiasiyasında mühüm rol oynayır, “universal” embrion hüceyrələrin toxuma və orqanlarda xüsusi hüceyrələrə çevrilməsi prosesi. Əzələ lifləri, sümük toxuması, sinir hüceyrələri - bunların hamısı genomun ciddi şəkildə müəyyən edilmiş bir hissəsinin fəaliyyəti səbəbindən görünür. O da məlumdur ki, metilləşmə əksər növ onkogenlərin, eləcə də bəzi virusların boğulmasında aparıcı rol oynayır.

DNT metilasiyası bütün epigenetik mexanizmlər arasında ən böyük praktik əhəmiyyətə malikdir, çünki o, pəhriz, emosional vəziyyət, beyin fəaliyyəti və digər xarici amillərlə birbaşa əlaqəlidir.

Bu nəticəni yaxşı təsdiqləyən məlumatlar bu əsrin əvvəllərində Amerika və Avropa tədqiqatçıları tərəfindən əldə edilmişdir. Alimlər müharibədən dərhal sonra doğulan qoca holland insanları müayinə ediblər. Analarının hamiləlik dövrü Hollandiyada 1944-1945-ci illərin qışında əsl qıtlığın hökm sürdüyü çox çətin dövrə təsadüf edir. Alimlər müəyyən edə bildilər ki, güclü emosional stress və anaların yarı ac pəhrizi gələcək uşaqların sağlamlığına ən çox mənfi təsir göstərir. Aşağı çəki ilə doğulan onların yetkin yaşda ürək xəstəliyindən, piylənmədən və diabetdən əziyyət çəkmə ehtimalı bir və ya iki il sonra (yaxud daha əvvəl) doğulan həmyerliləri ilə müqayisədə bir neçə dəfə çox idi.

Onların genomunun təhlili, sağlamlığın qorunmasını təmin edən yerlərdə DNT metilasyonunun olmadığını göstərdi. Beləliklə, anaları aclıqdan sağ çıxan yaşlı holland insanlarda insulinə bənzər böyümə faktoru (IGF) geninin metilasiyası nəzərəçarpacaq dərəcədə azaldı, buna görə qanda IGF miqdarı artdı. Və bu amil, alimlərə yaxşı məlum olduğu kimi, gözlənilən ömür uzunluğu ilə tərs əlaqəyə malikdir: bədəndə IGF səviyyəsi nə qədər yüksək olarsa, ömür də bir o qədər qısalır.

Daha sonra amerikalı alim Lambert Lumet aşkar etdi ki, sonrakı nəsildə bu hollandların ailələrində doğulan uşaqlar da qeyri-adi dərəcədə aşağı çəki ilə doğulur və digərlərindən daha tez-tez bütün yaşa bağlı xəstəliklərdən əziyyət çəkirlər, baxmayaraq ki, onların valideynləri kifayət qədər yaxşı yaşamış və yaxşı yedi. Genlər nənələrin hamiləliyinin aclıq dövrü ilə bağlı məlumatları xatırlayaraq bir nəsildən sonra da nəvələrinə ötürdülər.

Genlər bir cümlə deyil

Stress və qidalanma ilə yanaşı, fetusun sağlamlığı hormonal tənzimləmənin normal proseslərini pozan çoxsaylı maddələrdən təsirlənə bilər. Onlara "endokrin pozucular" (məhv edənlər) deyilir. Bu maddələr, bir qayda olaraq, süni xarakter daşıyır: bəşəriyyət onları ehtiyacları üçün sənaye üsulu ilə qəbul edir.

Ən parlaq və mənfi nümunə, bəlkə də, plastik məmulatların istehsalında uzun illər sərtləşdirici kimi istifadə edilən bisfenol-A-dır. Bəzi növ plastik qablarda - su və içkilər üçün butulkalarda, qida qablarında olur.

Bisfenol-A-nın bədənə mənfi təsiri metilləşmə üçün zəruri olan sərbəst metil qruplarını "məhv etmək" və bu qrupları DNT-yə bağlayan fermentləri maneə törətmək qabiliyyətindən ibarətdir. Harvard Tibb Məktəbinin bioloqları bisfenol-A-nın yumurtanın yetişməsini maneə törətmək və bununla da sonsuzluğa səbəb olmaq qabiliyyətini aşkar ediblər. Onların Kolumbiya Universitetindəki həmkarları bisfenol-A-nın cinslər arasındakı fərqləri silmək və homoseksual meylləri olan nəslin doğulmasını stimullaşdırmaq qabiliyyətini kəşf ediblər. Bisfenolun təsiri altında estrogenlərin, qadın cinsi hormonlarının reseptorlarını kodlayan genlərin normal metilasiyası pozuldu. Buna görə də erkək siçanlar “dişi” xarakterli, razılıqlı və sakit doğulublar.

Xoşbəxtlikdən, epigenoma müsbət təsir göstərən qidalar var. Məsələn, yaşıl çayın müntəzəm istehlakı xərçəng riskini azalda bilər, çünki tərkibində müəyyən bir maddə (epiqallokateşin-3-qallat) var ki, bu da onların DNT-sini demetilləşdirərək şiş bastırıcı genləri (supressorları) aktivləşdirir. Son illərdə epigenetik proseslərin məşhur modulyatoru, soya məhsullarının tərkibində olan genistein. Bir çox tədqiqatçılar asiyalıların pəhrizindəki soya tərkibini onların müəyyən yaşa bağlı xəstəliklərə daha az həssaslığı ilə əlaqələndirirlər.

Epigenetik mexanizmlərin öyrənilməsi vacib bir həqiqəti anlamağa kömək etdi: həyatda çox şey bizdən asılıdır. Nisbətən sabit genetik məlumatdan fərqli olaraq, epigenetik "işarələr" müəyyən şərtlər altında geri çevrilə bilər. Bu fakt bizə mənfi amillərin təsiri altında insanlarda yaranan epigenetik dəyişikliklərin aradan qaldırılmasına əsaslanan ümumi xəstəliklərlə mübarizənin əsaslı yeni üsullarına etibar etməyə imkan verir. Epigenomun tənzimlənməsinə yönəlmiş yanaşmaların istifadəsi bizim üçün böyük perspektivlər açır.

Epigenetika müasir elmin kifayət qədər gənc sahəsidir və bu günə qədər onun "bacısı" genetikası kimi geniş tanınmır. Yunan dilindən tərcümədə "epi-" ön sözü "yuxarıda", "yuxarıda", "yuxarıda" deməkdir. Əgər genetika genlərimizdə, DNT-də dəyişikliklərə səbəb olan prosesləri öyrənirsə, epigenetika DNT-nin strukturunun eyni qaldığı gen aktivliyindəki dəyişiklikləri öyrənir. Təsəvvür etmək olar ki, hansısa “komandir” qidalanma, emosional gərginlik, fiziki fəaliyyət kimi xarici stimullara cavab olaraq genlərimizə onların aktivliyini artırmaq və ya əksinə zəiflətmək əmri verir.

Mutasiya nəzarəti

Keçən əsrin sonlarında genetik dünyagörüşündə bir inqilab baş verdi. Bir neçə laboratoriyada eyni anda bir sıra eksperimental məlumatlar əldə edildi ki, bu da genetikləri çox düşündürdü. Belə ki, 1998-ci ildə Bazel Universitetindən Renato Paronun rəhbərlik etdiyi isveçrəli tədqiqatçılar mutasiyaya görə sarı gözlərə malik olan meyvə milçəkləri ilə təcrübələr aparıblar. Müəyyən edilib ki, mutant meyvə milçəklərində temperaturun artmasının təsiri ilə nəsillər sarı deyil, qırmızı (normal) gözlərlə doğulub. Onlar gözlərin rəngini dəyişən bir xromosom elementini aktivləşdiriblər.

Meyilliyi diabet və doğum tarixi ilə nə əlaqələndirə bilər? Yeni Zelandiyalı alimlər Peter Qlukman və Mark Hanson bu paradoksa məntiqi izahat verə biliblər. Onlar "uyğunsuzluq fərziyyəsi" təklif etdilər ki, ona uyğun olaraq inkişaf etməkdə olan orqanizmdə doğuşdan sonra gözlənilən ətraf mühit şəraitinə "proqnostik" uyğunlaşma baş verə bilər. Proqnoz təsdiqlənərsə, bu orqanizmin yaşayacağı dünyada yaşamaq şansını artırır. Əks halda uyğunlaşma dezadaptasiyaya, yəni xəstəliyə çevrilir.

2003-cü ildə Duke Universitetinin amerikalı alimləri Randy Jirtle və Robert Waterland tərəfindən aparılan təcrübələr artıq dərsliklərə çevrilib. Bir neçə il əvvəl Jirtl adi siçanlara süni gen yerləşdirməyi bacarmışdı ki, bu da onların sarı, kök və xəstə doğulmasına səbəb oldu. Belə siçanları yaradan Jirtl və həmkarları yoxlamaq qərarına gəldilər: qüsurlu geni çıxarmadan onları normallaşdırmaq mümkündürmü? Məlum oldu ki, bu mümkün idi: hamilə agouti siçanlarının yeminə fol turşusu, vitamin B 12, xolin və metionin əlavə etdilər (necə ki, sarı siçanı “canavarlar” adlandırmağa başladılar) və nəticədə normal nəsillər meydana çıxdı. Qidalanma faktorları genlərdəki mutasiyaları neytrallaşdıra bildi. Üstəlik, pəhrizin təsiri bir neçə sonrakı nəsillər üçün də davam etdi: qida əlavələri sayəsində normal doğulmuş körpə agouti siçanları, artıq adi pəhrizə sahib olsalar da, özləri normal siçanlar dünyaya gətirdilər.

mirasla taleyi

DNT metilasiyası
Metil qrupları DNT-ni məhv etmədən və ya dəyişdirmədən sitozin əsaslarına bağlanır, lakin müvafiq genlərin fəaliyyətinə təsir göstərir. Metil qruplarının çıxarıldığı və genlərin orijinal fəaliyyətinin bərpa olunduğu bir əks proses də var - demetilasiya.

Metilasiya insanda bütün orqan və sistemlərin inkişafı və formalaşması ilə bağlı bir çox proseslərdə iştirak edir. Bunlardan biri də embrionda X xromosomlarının inaktivasiyasıdır. Bildiyiniz kimi, dişi məməlilərdə X xromosomu adlanan cinsi xromosomların iki nüsxəsi var və erkəklər ölçüləri və genetik məlumatların miqdarı baxımından daha kiçik olan bir X və bir Y xromosomu ilə kifayətlənirlər. İstehsal olunan gen məhsullarının (RNT və zülallar) miqdarında kişi və qadınları bərabərləşdirmək üçün qadınlarda X xromosomlarından birində olan genlərin çoxu söndürülür.

Metilləşmə hüceyrələrin differensiasiyasında mühüm rol oynayır, “universal” embrion hüceyrələrin toxuma və orqanlarda xüsusi hüceyrələrə çevrilməsi prosesi. Əzələ lifləri, sümük toxuması, sinir hüceyrələri - bunların hamısı genomun ciddi şəkildə müəyyən edilmiş bir hissəsinin fəaliyyəti səbəbindən görünür. O da məlumdur ki, metilləşmə onkogenlərin əksər növlərinin, eləcə də bəzi virusların basdırılmasında aparıcı rol oynayır.

Epigenetikanın çoxlu üzləri

Epigenetik proseslər bir neçə səviyyədə həyata keçirilir. Metilləşmə fərdi nukleotidlər səviyyəsində fəaliyyət göstərir. Növbəti səviyyə histonların, DNT zəncirlərinin qablaşdırılmasında iştirak edən zülalların modifikasiyasıdır. Transkripsiya və DNT replikasiyası prosesləri də bu qablaşdırmadan asılıdır. Ayrı bir elmi sahə - RNT epigenetikası - xəbərçi RNT metilasiyası da daxil olmaqla RNT ilə əlaqəli epigenetik prosesləri öyrənir.

Genlər bir cümlə deyil

4910 0

Son illərdə tibb elmi diqqətini daha çox genetik kodun öyrənilməsindən DNT-nin öz potensialını reallaşdırdığı sirli mexanizmlərə yönəldir: o, qablaşdırılır və hüceyrələrimizin zülalları ilə qarşılıqlı əlaqədə olur.

Sözdə epigenetik amillər irsi, geri dönə biləndir və bütün nəsillərin sağlamlığının qorunmasında böyük rol oynayır.

Hüceyrədə epigenetik dəyişikliklər xərçəng, nevroloji və psixiatrik xəstəliklər, otoimmün pozğunluqları tetikleyebilir - epigenetikanın müxtəlif sahələrdən olan həkimlərin və tədqiqatçıların diqqətini cəlb etməsi təəccüblü deyil.

Düzgün nukleotid ardıcıllığının genlərinizdə kodlanması kifayət deyil. Hər bir genin ifadəsi eyni anda bir neçə iştirakçı molekulun hərəkətlərinin mükəmməl koordinasiyasını tələb edən inanılmaz dərəcədə mürəkkəb bir prosesdir.

Epigenetika tibb və elm üçün yeni anlamağa başladığımız əlavə problemlər yaradır.

Bədənimizdəki hər hüceyrə (bir neçə istisna olmaqla) valideynlərimiz tərəfindən bağışlanan eyni DNT-ni ehtiva edir. Ancaq DNT-nin bütün hissələri eyni anda aktiv ola bilməz. Bəzi genlər qaraciyər hüceyrələrində, bəziləri dəri hüceyrələrində, digərləri isə sinir hüceyrələrində işləyir - buna görə də bizim hüceyrələrimiz bir-birindən heyrətamiz dərəcədə fərqlənir və öz ixtisaslarına malikdir.

Epigenetik mexanizmlər müəyyən bir hüceyrə növünün bu tipə xas olan kodu işlətməsini təmin edir.

üçün insan həyatı müəyyən genlər "yuxuya" və ya birdən aktivləşə bilər. Bu qaranlıq dəyişikliklərə milyardlarla həyat hadisəsi təsir edir - yeni yerə köçmək, arvaddan boşanmaq, idman zalına getmək, asma və ya korlanmış sendviç. Demək olar ki, həyatda baş verən böyük və kiçik bütün hadisələr içimizdəki müəyyən genlərin fəaliyyətinə təsir göstərə bilər.

Epigenetikanın tərifi

Bu illər ərzində "epigenez" və "epigenetika" sözləri biologiyanın müxtəlif sahələrində istifadə edilmişdir və yalnız nisbətən yaxınlarda elm adamları onların yekun mənasını təyin edərək konsensusa gəldilər. Yalnız 2008-ci ildə Cold Spring Harbourda keçirilən görüşə qədər epigenetik və epigenetik dəyişikliyin rəsmi tərifi təklif edilən zaman qarışıqlığa birdəfəlik son qoyuldu.

Epigenetik dəyişikliklər gen ifadəsində və hüceyrə fenotipində DNT ardıcıllığının özünə təsir etməyən irsi dəyişikliklərdir. Fenotip bir hüceyrənin (orqanizmin) bütün xüsusiyyətləri toplusu kimi başa düşülür - bizim vəziyyətimizdə bu, sümük toxumasının quruluşu və biokimyəvi proseslər, intellekt və davranış, dəri tonu və göz rəngi və s.

Təbii ki, orqanizmin fenotipi onun genetik kodundan asılıdır. Lakin alimlər epigenetika məsələlərini araşdırdıqca, orqanizmin bəzi xüsusiyyətlərinin genetik kodda (mutasiyalarda) dəyişmədən nəsillər boyu miras qalması bir o qədər aydın oldu.

Çoxları üçün bu bir vəhy idi: orqanizm genləri dəyişmədən dəyişə bilər və bu yeni xüsusiyyətləri nəsillərə ötürə bilər.

Son illərdə aparılan epigenetik tədqiqatlar göstərib ki, ətraf mühit faktorları - siqaret çəkənlər arasında yaşamaq, daimi stress, pis qidalanma genlərin fəaliyyətində (lakin onların strukturunda deyil) ciddi nasazlıqlara səbəb ola bilər və bu nasazlıqlar asanlıqla gələcək nəsillərə ötürülür. Yaxşı xəbər budur ki, onlar geri çevrilə bilər və bəzi N-ci nəsildə iz qoymadan həll oluna bilərlər.

Epigenetikanın gücünü daha yaxşı başa düşmək üçün həyatımızı uzun bir film kimi təsəvvür edin.

Hüceyrələrimiz aktyor və aktrisadır, DNT isə hər bir sözün (genin) aktyor heyətinə lazımi əmrləri verdiyi əvvəlcədən hazırlanmış ssenaridir. Bu şəkildə epigenetika rejissordur. Ssenari eyni ola bilər, amma rejissor müəyyən səhnələri və dialoq hissələrini silmək səlahiyyətinə malikdir. Beləliklə, həyatda epigenetika nəhəng bədənimizin hər bir hüceyrəsinin nə və necə deyəcəyinə qərar verir.

Epigenetika və sağlamlıq

Metilləşmə, histon zülallarında və ya nukleosomlarda dəyişikliklər ("DNT sarğıları") irsi ola bilər və xəstəliyə səbəb ola bilər.

Epigenetikanın ən çox öyrənilən aspekti metilləşmədir. Bu, DNT-yə metil (CH3-) qruplarının əlavə edilməsi prosesidir.

Normalda metilasiya genlərin transkripsiyasına təsir edir - DNT-nin RNT-yə kopyalanması və ya DNT replikasiyasında ilk addım.

1969-cu ildə aparılan bir araşdırma ilk dəfə DNT metilasiyasının insanın uzunmüddətli yaddaşını dəyişdirə biləcəyini göstərdi. O vaxtdan bəri bir çox xəstəliklərin inkişafında metilasiyanın rolu daha yaxşı başa düşüldü.

İmmunitet sisteminin xəstəlikləri

Son illərdə toplanmış sübutlar bizə kompleks immun proseslər üzərində epigenetik nəzarətin itirilməsinin otoimmün xəstəliklərə səbəb ola biləcəyini söyləyir. Beləliklə, immun sisteminin ev sahibinin orqan və toxumalarına hücum etdiyi iltihablı xəstəlik olan lupusdan əziyyət çəkən insanlarda T-limfositlərdə anormal metilasiya müşahidə olunur.

Digər elm adamları DNT metilasyonunun romatoid artritin əsl səbəbi olduğuna inanırlar.

Nöropsikiyatrik xəstəliklər

Bəziləri ruhi xəstəlik, autizm spektrinin pozğunluqları və neyrodegenerativ xəstəliklər epigenetik komponentlə əlaqələndirilir. Xüsusilə, bir metil qrupunu DNT nukleotid qalıqlarına köçürən bir qrup ferment olan DNT metiltransferazları (DNMT) ilə.

Alzheimer xəstəliyinin inkişafında DNT metilasiyasının rolu artıq praktiki olaraq sübut edilmişdir. Böyük bir araşdırma göstərdi ki, hətta klinik simptomlar olmasa belə, Alzheimer xəstəliyinə meylli xəstələrdə sinir hüceyrələrinin genləri normal beyindəkindən fərqli olaraq metilləşir.

Autizmin inkişafında metilasiyanın rolu haqqında nəzəriyyə uzun müddətdir ki, irəli sürülür. Xəstə insanların beyinlərini tədqiq edən çoxsaylı yarılmalar onların hüceyrələrində MECP2 zülalının (metil-CpG bağlayan protein 2) olmadığını təsdiqləyir. Bu, metilləşdirilmiş genləri bağlayan və aktivləşdirən son dərəcə vacib bir maddədir. MECP2 olmadıqda beyin funksiyası pozulur.

Onkoloji xəstəliklər

Məlumdur ki, xərçəng genlərdən asılıdır. Əgər 1980-ci illərə qədər söhbət yalnız genetik mutasiyalardan gedirdisə, indi alimlər xərçəngin yaranmasında, irəliləməsində, hətta müalicəyə davamlılığında epigenetik amillərin rolundan xəbərdardırlar.

1983-cü ildə xərçəng epigenetika ilə əlaqəli olan ilk insan xəstəliyi oldu. Sonra elm adamları kolorektal xərçəng hüceyrələrinin normal bağırsaq hüceyrələrindən daha az metilləşdiyini aşkar etdilər. Metil qruplarının olmaması xromosomlarda qeyri-sabitliyə səbəb olur və onkogenez tetiklenir. Digər tərəfdən, DNT-də metil qruplarının çoxluğu xərçəngin qarşısını almaqdan məsul olan bəzi genləri yuxuya aparır.

Epigenetik dəyişikliklər geri qaytarıla bilən olduğundan, sonrakı tədqiqatlar innovativ xərçəng müalicələrinə yol açır.

Oxford Journal of Carcinogenesis jurnalında 2009-cu ildə elm adamları yazırdılar: “Genetik mutasiyalardan fərqli olaraq epigenetik dəyişikliklərin potensial olaraq geri qaytarıla bilməsi və normal vəziyyətə qaytarıla bilməsi epigenetik terapiyanı perspektivli seçim edir”.

Epigenetika hələ də gənc elmdir, lakin epigenetik dəyişikliklərin hüceyrələrə çoxşaxəli təsiri sayəsində onun uğurları bu gün artıq heyrətamizdir. Çox təəssüf ki, 30-40 ildən tez bir zamanda bizim nəsillərimiz bunun bəşəriyyətin sağlamlığı üçün nə qədər böyük əhəmiyyət kəsb etdiyini tam dərk edə biləcəklər.

: Əczaçılıq magistri və peşəkar tibbi tərcüməçi