Megváltoztathatja-e a diéta a génjeinket? Hathatnak-e gyermekkori traumáink gyermekeinkre és unokáinkra? Ezekre a kérdésekre az epigenetika adhat választ, vagyis az a tudomány, amely az ún epigenetikai módosítások. Jelenleg az epigenetikai módosításokat tartják a molekuláris biológia egyik legfontosabb felfedezésének, mivel lehetővé tették a genetikai háttér és a környezeti tényezők közötti kapcsolat megértését.
Tartalomjegyzék:
- Epigenetika - mik az epigenetikai módosítások?
- Epigenetika - az epigenetikai módosítások típusai
- Epigenetika - az epigenetikai módosítások szerepe
- Epigenetika - diéta
- Epigenetika - MTHFR génpolimorfizmusok
- Epigenetika - stressz
- Epigenetika - hatás az egészségre
Az epigenetika egy olyan tudományág, amely a génexpresszió olyan változásait vizsgálja, amelyek nem a DNS-szál szekvencia-módosításainak köszönhetők. Az ilyen módosításokat epigenetikusnak nevezzük, és ezek olyan molekuláris markerek, amelyeket megfelelő enzimek, például metil-transzferázok adnak a DNS-szálakhoz.
Az epigenetikai módosítások segítségével a szervezet számos kulcsfontosságú biológiai folyamat lefolyását tudja irányítani, például az egyes szövetek és szervek fejlődését a magzatban.
Az "epigenetika" kifejezést Waddington használta először 1942-ben. Az "epi-" előtag a görög "fent" szóból származik, ami lazán lefordítva valami olyasmit jelent, ami meghaladja a klasszikus genetikát.
Epigenetika - mik az epigenetikai módosítások?
Az epigenetikus módosítás során egy DNS-szálhoz adott molekuláris markerek eldönthetik, hogy egy adott gén expresszálódik-e vagy sem, molekuláris "kapcsolóként" és "kapcsolóként" működve, amelyek szabályozzák az adott gének expresszióját.
Ami a legfontosabb, hogy az ilyen módosítások nem változtatják meg a DNS-szál felépítését, vagyis nem egyfajta genetikai mutáció, amely visszafordíthatatlan, hanem valami, amely a környezeti tényezők hatására dinamikus változásokon megy keresztül.
Ezenkívül a megfelelő molekuláris markereket hozzáadják vagy eltávolítják minden sejtosztódás és DNS-szál duplikáció után.
Ezért minden sejtnek megvan a saját jellegzetes molekuláris markere, amely meghatározza specifikus génexpressziós profilját. Az ilyen molekuláris markerek gyűjteményét epigenomnak nevezzük.
A legismertebb epigenetikai módosítás a DNS-metilezés, amely abban áll, hogy metilcsoportot kötnek a citozinhoz (egy bázikus vegyület, amely a DNS része).
Viszont a metilezés fordított epigenetikai módosítása a demetilezés, amely abból áll, hogy a metilcsoportot eltávolítják a citozinból.
Epigenetika - az epigenetikai módosítások típusai
Az epigenetikus módosítások közvetlenül befolyásolhatják a DNS-szálakat:
- DNS-metilezés, azaz a metilcsoportok citozinhoz való kötődése DNS-metiltranszferázok segítségével
- DNS-demetilezés, azaz a metilcsoportok eltávolítása a citozinból DNS-demetilázok segítségével
- Ezenkívül epigenetikus módosításokat hajtanak végre azoknál a fehérjéknél, amelyekre semmi DNS nincs feltekerve, azaz hisztonok:
- A hisztonok lizin- és arginin-maradékainak metilezése hiszton-metil-transzferázokkal
- A hisztonok lizin és arginin maradékainak demetilezése hiszton demetilázokkal
- hiszton-lizin-maradékok acetilezése hiszton-acetil-transzferázokkal
- hiszton lizin maradékok dezacetilezése hiszton deacetilázzal
- a hiszton szerin maradványok kinázok általi foszforilezése
- hiszton lizin maradványok ubiquitálása az ubiquitin fehérje hisztonokhoz való kötésével az E1, E2 és E3 enzimek felhasználásával
- hiszton-glutamin és arginin maradékok ribosilezése, beleértve az ADP-ribóz nukleotidok kapcsolódását polimeráz és transzferáz alkalmazásával
Az atipikus epigenetikai módosítás az ún nem kódoló RNS-molekulák, például mikroRNS (miRNS). Rövid, egyszálú RNS-molekulák (DNS-szerű vegyületek), amelyek a fehérjék képződésének blokkolásával képesek szabályozni a génexpressziót.
Epigenetika - az epigenetikai módosítások szerepe
- fokozott gén expresszió
- a génexpresszió elnémítása
- a sejtek differenciálódásának ellenőrzése a testben
- embrionális fejlődés
- a kromatin kondenzáció mértékének szabályozása, például az X kromoszóma inaktiválása, amelynek köszönhetően a nőknél a nemhez kötődő géneknek csak egy példánya aktív.
A méhek érdekes példája az epigenetikus módosítás szerepének az állatok fejlődésében. Ezekben a rovarokban a királynő a méhek anyja egy kaptárban, aminek következménye, hogy mindegyiknek ugyanaz a DNS-szekvenciája.
Ennek ellenére az egyik kaptárban másképp kinéző és viselkedő rovarok élnek. A munkások kisebbek, mint a királynő, enyhe indulatúak, míg a katonák nagyobbak és agresszívebbek.
Ezeket a különbségeket az olyan epigenetikai módosítások okozzák, amelyek meghatározzák a méhek megjelenését és viselkedését, alkalmazkodva a kaptár közösségében betöltött szerepükhöz.
Hasonló mechanizmus figyelhető meg az állatok magzati fejlődésében, amikor a specifikus gének elnémítása és fokozása befolyásolja az adott őssejt sorsát, legyen az agyidegsejt vagy gyomorhámsejt.
Epigenetika - diéta
Az epigenetikai módosítások már a magzati élet során bekövetkeznek, majd a környezeti tényezők hatására az egész életen át dinamikus változásokon mehetnek keresztül.
Az epigenom alakját befolyásoló egyik legfontosabb tényező az élelmiszer és annak bioaktív anyagai.
Az étrend epigenetikai módosításokra gyakorolt hatását számos preklinikai és klinikai vizsgálat megerősítette.
Legalább két mechanizmus létezik, amelyek révén az étrend befolyásolhatja az epigenetikai módosulást, főleg a metilezési folyamatot:
- a metildonorok, például az S-adenozil-metionin (SAM) elérhetőségének megváltoztatásával, amelyet a metionin-ciklusban szintetizálnak az élelmiszerekben jelen lévő számos prekurzorból, beleértve a metionint, a kolint és származékát, a betaint, a folsavat és a B2, B6 és B12 vitaminokat. Ezért ezeknek a vegyületeknek a csökkent hozzáférhetősége csökkent SAM-szintézist és a metilezési folyamat megzavarását eredményezheti
- a metilezési folyamathoz kapcsolódó enzimek (pl. DNMT-metil-transzferáz) aktivitásának modulálásával a gyümölcsökben, zöldségekben és fűszerekben található polifenolok fogyasztásával. Ilyen vegyületek például a vörösborban található resveratrol, az epigallocatechin-gallát (EGCG) a zöld teában, a kurkumin a kurkuma rizómában, a genistein a szójababban, a szulforafán a brokkoliban, a kvercetin a citrusfélékben és a hajdina
A diéta hatását a méhen belüli epigenómára az agouti laboratóriumi egerek híres kísérlete dokumentálta, amelyekre a sárga szőrzet színe, valamint az elhízásra, a cukorbetegségre és a rákra való hajlam jellemző.
Ezekben az egerekben a szőrzet sárga színe egyfajta indikátor az elégtelen génmetilációra.
A kísérlet során a vemhes "agouti" egereket egyebek mellett magas metildonortartalmú takarmánnyal etették. folsav és kolin.
A tudósok meglepetésére ezeknek az egereknek az utódai nem hasonlítottak szüleikre. Az első észrevehető tulajdonság a kabát színének barna színre váltása volt, de a legmeglepőbb az volt, hogy az egerek elvesztették hajlamukat olyan betegségekre, amelyekben szüleik szenvedtek.
Mint kiderült, ez egy módosított étrend és a normális DNS-metiláció helyreállításának következménye volt.
Ezek a megfigyelések alátámasztják azt a tényt, hogy az epigenom diétával megváltoztatható, és messzemenő egészségügyi következményekkel járhat.
Az elmúlt években a bél mikrobiota jelentős szerepét is bizonyították az epigenetikai módosítási folyamatban.
A bél mikroorganizmusai különféle bioaktív anyagokat, például rövid láncú zsírsavakat termelnek, mennyiségük a mikrobiota faji összetételétől és az étrend minőségétől függ.
Az étrendben nagy mennyiségű prebiotikus termék, például oldható élelmi rost, például rezisztens keményítő növeli a rövid láncú zsírsavak koncentrációját, amelyek pozitívan befolyásolják a bél hámsejtjeinek epigenomját.
Epigenetika - MTHFR génpolimorfizmusok
Az epigenetikus módosítások hatékonyságát befolyásolhatják a genetikai polimorfizmusok is, vagyis a genomban bekövetkező apró változások, amelyek következménye a különböző génvariánsok jelenléte az emberi populációban.
A genetikai polimorfizmusok egyik következménye többek között. mindenki másképp reagál a tápanyagokra.
Becslések szerint az emberek 15-30% -ának megnövekedett igénye lehet a metildonorokra (különösen a folsavra) a metilenetetrahidrofolát-reduktáz enzimet kódoló MTHFR gén kedvezőtlen polimorfizmusai miatt.
Ez az enzim felelős a folsav aktív formájává történő átalakításáért.
Az MTHFR gén polimorfizmusának kedvezőtlen változata esetén a folsav inaktív formájának aktív formájú 5-metiltetrahidrofoláttá (5-MTHF) való átalakulása károsodott, ezért megnövekedett igényük van a metil donorokra.
És bár a tanulmányok nem erősítették meg egyértelműen, hogy az ilyen emberek csökkenthetik a DNS-szálak metilációját, esetükben érdemes odafigyelni az étrend megfelelő ellátására vagy a metil-donorok, például a folsav vagy a kolin további kiegészítésére.
Epigenetika - stressz
Többek között a túlzott stresszhormonok A kortizol befolyásolhatja az idegrendszer epigenetikai módosításait, és növelheti a pszichiátriai rendellenességek kockázatát.
Dokumentálták, hogy szorongásos rendellenességekben, poszttraumás stressz-rendellenességben, poszttraumás stressz-rendellenességben és depresszióban szenvedők jellemző epigenetikai módosulási profillal rendelkeznek (főleg csökkent DNS metilációval).
Úgy gondolják, hogy az ilyen epigenómát gyermekkori traumatikus tapasztalatok és / vagy krónikus stresszes helyzetek alakítják.
Ez az epigenetikus profil életük során fennmarad, és valószínűleg továbbterjed a gyermekekre és az unokákra (génen kívüli öröklésként ismert).
Epigenetika - hatás az egészségre
Az epigenetikai módosítások során fellépő hibák, például a rossz gén expressziójának elhallgattatása súlyos következményeket okozhatnak a test működésében, például rákot okozhatnak.
Ezenkívül egyre több tanulmány jelzi, hogy az epigenetikus módosítások a fiziológiai folyamatokban való részvétel mellett részt vehetnek olyan betegségek kialakulásában is, mint:
- autizmus
- skizofrénia
- depresszió
- szív-és érrendszeri betegségek
- neurodegeneratív betegségek
- autoimmun betegség
- allergia
Különösen az epigenetikus módosítások, az étrend és a specifikus betegségek kockázata közötti kapcsolatot keresik.
Kimutatták, hogy a méhen belül jelentős epigenetikai módosítások következnek be, amelyek felnőttkorban következményekkel járhatnak.
Ezért az, hogy az anya mit eszik terhesség alatt, növelheti bizonyos betegségek kockázatát, és akár a következő generációt is érintheti.
Bizonyított, hogy azoknak az anyáknak a gyermekeinél, akik 1944–1945-ben Hollandiában éhségtélen terhesek voltak, nagyobb volt a szív- és érrendszeri betegségek, az elhízás és a skizofrénia kockázata azokhoz az anyák gyermekeihez képest, akik nem tapasztalták az éhséget.
Éhes anyák gyermekeinél találták az inzulinszerű 2-es növekedési faktort (IGF2) kódoló gén csökkentett metilációja.
Megéri tudniAz epigenetika fejlődése jelenleg a táplálkozástudomány intenzív kutatásának tárgya. Van még egy új tudományág is, amely a tápanyagok gének expressziójára gyakorolt hatásával foglalkozik, vagyis a nutigenomikával.
Irodalom
- Moosavi A. és Motevalizadeh A. Az epigenetika szerepe a biológiában és az emberi betegségekben. Iran Biomed J. 2016, 20 (5), 246-258.
- Choi S. W. és Friso S. Epigenetics: Új híd a táplálkozás és az egészség között. Adv Nutr. 2010. 1. (1), 8–16.
- Karabin K. Az étrend hatása az emberi epigenomra, vagy hogy az étrend hogyan változtatja meg a géneket. Modern dietetika 15/2018.
- Dmitrzak-Węglarz M. és Hauser J. Epigenetikus mechanizmusok mentális betegségekben és kognitív rendellenességekben. Pszichiátria 2009; 6, 2, 51–60.
- Poczęta M. és mtsai. Epigenetikus módosítások és génexpresszió neoplazmában. Ann. Acad. Med. Siles. 2018.72, 80-89.
- Glad C. és mtsai. Csökkentett DNS-metiláció és pszichopatológia az endogén hiperkortizáció után - egy genomra kiterjedő tanulmány. Scientific Reports 2017, 7, 44445.
- Shin W. és mtsai. A jelenlegi étrendi ajánlásokat meghaladó kolinbevitel megőrzi a sejtmetiláció markereit a foláttal veszélyeztetett férfiak genetikai alcsoportjában. J Nutr. 2010, 140, 5, 975–980.
Olvassa el a szerző további szövegeit
-trudna-diagnoza.jpg)
