0
25439
Газета Печатная версия

21.03.2023 20:15:00

Эпигенетический возраст клеток можно «двигать» вперед и назад

Наследуется даже то, что не должно наследоваться «в принципе»

Игорь Лалаянц

Об авторе: Игорь Лалаянц- кандидат биологических наук

Тэги: биология, днк


биология, днк Нуклеосомы из четырех молекул гистонов, обвитые молекулами ДНК. Белые шарики – метильные группы –СН3; розовые – ферменты. Иллюстрация Physorg

Знаменитый английский естествоиспытатель Уильям Гарвей, открывший два круга кровообращения, выпустил в 1651 году книгу, которая называлась «De Generatione Animalium» («О происхождении животных»). Так родилась концепция преформизма, которая постулирует присутствие уже сформировавшегося организма в головке мужского спермия. Идею поддержал голландский физик-оптик Николаас Хартсекер, будто бы увидевший с помощью линзы маленького ребенка – petit enfant – в спермии. Недаром Карл Бэр трактовал название спермиев как «семена животных».
Преформистам активно возражали эпигенетики. Первый атомист Джон Дальтон критиковал Рене Декарта с позиций невозможности преформизма, поскольку в конце деления достигается атом, то есть нечто «неделимое». Сам термин «эпигенез» переводится изначально как «надстройка», дополнение роста.

Сегодня, начиная с 2008 года, эпигенетику определяют как наследование признаков (фенотипа) без изменений ДНК-последовательности букв (нуклеиновых кислот) генетического кода. Молекулярный механизм, ответственный за эпигенетические феномены, – метилирование, то есть присоединение к ДНК метильных групп –СН3. Это приводит к выключению активности, или «заглушению» (silencing) генов. Это один из клеточных механизмов регуляции генов наряду с РНК-интерференцией, за открытие которой вручили Нобелевскую премию в 2006 году. А в 2012 году ее присудили за генетическое репрограммирование клеток взрослого организма с получением стволовых клеток.


Генетическое репрограммирование подразумевает снятие метильного «тормоза». Для этого используют фермент ДНК-деметилаза (DNMT), который «состригает» метильные группы –СН3. И не только с ДНК. Дело в том, что ДНК навита на тельца-сомы из белков-гистонов. Поэтому гены и не работают, или «замалчиваются». Удаление метилов делает намотку не такой прочной, и молекулы РНК-полимеразы получают доступ к генам.

Десять лет назад была высказана идея, что эпигенетика «в лице» ДНК-метилирования может определять биологический возраст людей. Ее экспериментально, после обследования людей старше 56 лет, подтвердили в университете Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. Попутно было выяснено, что с возрастом ускоряется ДНК-метилирование, которое является надежным предсказателем жизненных исходов.


А недавно в Гарварде показали, что эпигенетический «ландшафт» определяет клеточный ответ на разрывы обеих цепей ДНК (DSB – Double Strand Breaks). Авторы исследования, опубликованного в журнале Cell, выяснили также, что эпигенетический возраст клеток, определяемый по уровню DSB, можно «двигать» вперед и назад.

В парижской Сорбонне определили, что «старые» (senescent) клетки определяют опухолевую прогрессию у подопытных мышей с моделью мозговой опухоли (глиобластомы). Удаление «пожилых» клеток меняло опухолевую экосистему (ТМЕ – туморное микроокружение). Как результат – увеличение продолжительности жизни грызунов. Эта работа представлена в журнале Nature Communications.


Но все эти интересные факты не свидетельствуют в пользу трансгенеративной передачи новообретенных родителями признаков их потомкам. Вокруг этого вот уже два века ломаются научные копья.

В 2009 году журнал Science Advances представил статью генетиков из Института сердечных и легочных заболеваний в немецком Бад-Наухейме. Исследователи доказали, что мутации родителей влияют на активность генов у их потомков. А совсем недавно в Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге было показано, что метильные отпечатки отдельных молекул регулируют активность белковых транскрипционных факторов, активирующих транскрипцию-«переписывание» генов (Molecular Cell).


И все же окончательную ясность в решение запутанного биологического вопроса внесли ученые Университета Ла-Джолла. Там получили эпигенетическое наследование обжорства (obesity) у мышей на протяжении четырех поколений. Статья ученых в журнале Cell называется «Трансгенерационное наследование приобретенных эпигенетических сигнатур у мышей». Генерациями в данном случае названы поколения, а термин «сигнатура» можно перевести как признак, маркер или свойство. Речь в этом случае идет о получении метилированных по гену белкового рецептора «плохих» липидов низкой плотности, переносящих в крови жировые молекулы. «Замалчивание» рецепторного гена приводит к набору мышами излишнего веса.


Авторы отмечают, что им удалось конкретизировать эпигенетическое наследование в поколениях млекопитающего, что очень важно применительно к человеку. Результатом этого является более глубокое понимание как биологии организмов, так и механизмов развития заболеваний. Ведь давно уже известно, что болезни определяются не только генными мутациями. А теоретики теперь должны будут соотносить свои рассуждения с данной конкретной работой и ее результатами. Эпигенетика в очередной раз показала, что биология намного сложнее той, что описывается в статьях и учебниках.

Читайте также


Ген, запирающий дверь в алкогольную зависимость

Ген, запирающий дверь в алкогольную зависимость

Игорь Лалаянц

Биологи отследили молекулярный механизм формирования пристрастия к спиртному

0
27479
Антитела против Альцгеймера и Паркинсона

Антитела против Альцгеймера и Паркинсона

Игорь Лалаянц

Ученые не оставляют попыток найти возбудителей нейродегенеративных заболеваний

0
22497
Найдено объяснение повышенной проникающей способности ретровирусов

Найдено объяснение повышенной проникающей способности ретровирусов

Игорь Лалаянц

Как поры ядра клетки становятся «проходным двором»

0
22201
Ученые провели эксперимент для изучения деталей нейрональных механизмов обработки и хранения данных

Ученые провели эксперимент для изучения деталей нейрональных механизмов обработки и хранения данных

0
11840

Другие новости