Промените в генома ви се чувстват през всички поколения

Всички знаем, че информацията се предава от едно поколение на следващо чрез гени. Но какво ще кажете за друг тип не-генна промяна във вашата ДНК, наречена епигенетика?

Буквално означаващо "над гените", епигенетичните промени са химически модификации на вашата ДНК, които действат като превключватели за включване / изключване на гени, променяйки експресията на гена, без да променят кода на гена директно. Един ген се изключва, когато модификацията е прикачена и се връща „включен“, когато модификацията е премахната. Най-обсъжданата модификация е метилирането на ДНК, при което към ДНК се добавя малка метилова група (СНЗ).

Епигенетичните промени са обратими и могат лесно да се променят от околната среда. Записът на епигенетичните промени в целия ви геном се нарича ваш епигеном. Важното е, че епигеномът може да се предава през поколенията, като влияе върху чертите на децата чрез промяна на генната експресия без промяна на ДНК кода.

Въпреки че вашето здраве зависи от гените и епигенома, с които сте родени, все още имате контрол върху ефектите от начина си на живот. И така, как вашите дейности и изборът на начин на живот се отразяват на вашето родство и как тези промени влияят на бъдещите поколения?

Епигенетика и нейната връзка със здравето

Всичко, което правите, влияе на вашия епигеном, от вашата среда и навици за сън до диета и упражнения. Епигенетиката също играе важна роля при заболявания, особено ракови заболявания, така че разбирането как да променим епигенома е важно.

Много аспекти могат да засегнат епигенетичните модификации, включително тези, които можете (зелено) и не можете (червено) да промените. Източник: Хранителни вещества.

Смята се, че съединенията в определени храни предпазват от рак, като влияят на епигенетичните модификации. Повишеното метилиране на определени ДНК региони, наречени генни промотори, изключва гените „изключени“.

Омега 3 мастните киселини EPA и DHA (намиращи се в рибеното масло) са противовъзпалителни, защото „изключват“ експресията на възпалителен ензим (COX-2) чрез метилиране на неговия промотор. Известно е, че полифенолите (открити в зеления чай, кафето, червеното вино, плодовете и зеленчуците) „включват“ определени гени чрез директно деметилиране или инхибиране на ензимите за метилиране. Фолатът (намира се в тъмни листни зелени или се приема като добавка) се превръща във важен донор на метил, който след това може да метилира ДНК. Приемът на фолиева киселина е свързан с по-високото метилиране на специфичен растежен фактор ген (IGF2), който изключва „фактора на растежа и може да помогне за предотвратяване на рак, като колоректален рак.

Не всички диетични решения обаче предизвикват положителни епигенетични ефекти. Консумацията на алкохол е свързана с вредни епигенетични промени и няколко ракови заболявания. Различните гени са били изключени чрез повишено метилиране на промотор при пациенти с колоректален рак, които са пили силно в сравнение с тези, които са пили малко или без алкохол. Гените, участващи в два регулаторни пътя (MGMT и WNT), са били изключени чрез повишено метилиране на промотор при пациенти с рак на главата и шията, които са пили срещу без приемници.

Въпреки че упражнението е известно с множеството си полезни ефекти върху здравето, то е свързано и с промяна на метилирането на ДНК.

Шест месеца аеробни упражнения предизвикаха метилиране на ДНК в мускулните и мастните тъкани, което пряко се отрази на създаването и съхранението на мазнини. Упражненията при заседнали млади хора показват намалено метилиране в мускула на краката (vastus lateralis) при някои промотори на гени, участващи в метаболизма (PGC-1α, PDK4 и PPAR-δ), което благоприятно повишава метаболизма.

Епигенетичните ефекти от разработването са проучени при 23 здрави млади възрастни. В продължение на три месеца участниците упражняваха единия крак с колело, докато почиват другия крак, като всеки участник действа като свой контрол. И двете увеличени или намалени метилиране се наблюдават на над 5000 места в генома на мускулните клетки на краката при упражнение. Повечето от засегнатите гени са участвали в възпаление, енергиен метаболизъм и инсулинов отговор с епигенетичните промени, водещи до по-здрави мускули.

Промененото метилиране на ДНК обикновено се наблюдава при рак. Беше предложено упражнение за осигуряване на защитни антиракови ефекти чрез включване на гените на туморни супресори чрез намаляване на метилирането. Въпреки това, сложността на измерването на самоотчитаните упражнения от малки групи хора и наличието на различни резултати от различни проучвания не позволява да се правят по-солидни заключения.

Това, което сте избрали за свой собствен начин на живот, ще повлияе само частично на вашето собствено начинание - някои модификации може да са добавени още преди да сте се родили.

Епигенетично наследяване

Вашият епигеном не е изцяло ваш - наследихте някои епигенетични маркери от вашите родители, баби и дядовци и извън тях. Това означава, че начинът на живот и преживяването на вашите предци са се отразили на вашия епигеном и вие от своя страна ще оформяте епигенома на децата си.

Епигенетичните промени могат да бъдат наследствени, като се предават през поколенията. Когато една жена е бременна, три поколения са пряко засегнати от начина й на живот: 1) себе си, 2) детето си и 3) внуците си (чрез яйцата или спермата на детето си).

Начинът на живот и околната среда на бременната майка могат пряко да засегнат едновременно три поколения. Източник: learn.genetics.utah.edu

Епигенетиката е особено важна през два ключови периода: „критични прозорци“ в ранното развитие и „диетични преходи“ при възрастни, като хронично преяждане, диета с високо съдържание на мазнини или хронично ограничаване на калориите.

Храненето на майката е свързано с епигенетични промени в техните деца. Само диетата се използва за повлияване на външния вид, дълголетието и чувствителността към болести на мишки. Бременните мишки от агъти, известни със златните си козина, затлъстяването и по-голямата податливост на рак и диабет, се хранеха с храни, богати на донори на метил, като лук, чесън и цвекло. Въпреки че вредният ген на agouti се предава от майка на бебе, увеличеното метилиране на гена от богатата на метил диета изключва гена, като произвежда бебета, които са кафяви, стройни, живеят по-дълго и са по-малко податливи на рак и диабет , Допълването на хранене на майката с донори на метил като фолат, първоначално предназначен за предотвратяване на дефекти на мозъка и гръбначния стълб, също може да промени епигенетичната регулация на гена по време на развитието на ембриона.

Диета, богата на донори на метил (фолат, холин и витамин В12), консумирана по време на бременност, „изключи” вредния ген, предаван от майката (жълто, ляво) на бебето (кафяво, дясно). Източник: Discovermagazine.com

Въпреки че се смята, че редовното умерено упражнение по време на бременност е от полза както за майката, така и за детето, има малко проучвания за епигенетичните промени, предизвикани от упражненията на майката. По-добро сърдечно-съдово здраве (намалена сърдечна честота на плода и увеличен обем на инсулт) се наблюдава при бебета на 36 гестационна седмица при бременни жени, които спортуват редовно. Мишките, родени от майки, които са се водели на колело доброволно, са увеличили създаването на неврони в специфична част от мозъка (хипокампуса). Подобрено регулиране на захарта и чувствителността към инсулин се наблюдава при бебешки плъхове, чиито майки бягат доброволно на колело преди зачеването и по време на периода на чифтосване. Майчинското упражнение може дори да намали риска от развитие на заболявания като диабет и сърдечно-съдови заболявания при децата им като възрастни.

Можете ли да научите за вашия епигеном чрез ДНК тестване?

Генетичното тестване може да разкрие какви гени носите и как те влияят на вашето здраве и черти, но те не ви казват нищо за вашето собствено заболяване. Тъй като метилирането е обратимо, трудно е да се изследва метилирането на ДНК. Въпреки че има начини за откриване на метилиране на ДНК в лабораторията, тази наука все още не е прехвърлена широко на пациенти.

Има някои клинични тестове за откриване на рак чрез идентифициране на уникалните епигенетични маркери на раковата клетка. Компанията Epigenomics предлага „минимално-инвазивни тестове на базата на кръв“, които могат да открият или колоректален или белодробен рак в кръвта. Друг епигенетичен тест, наречен EPICUP, може да определи вида на първичния тумор, причиняващ метастази при пациент с рак.

Друга компания Episona има единствения тест за епигенетична плодовитост, наличен за спермата.

С нарастването на популярността на генетичните тестове, особено на директните на потребителите комплекти, е само въпрос на време, преди да са на разположение епигенетичните тестове за директни до потребители.

Първоначално публикувано на www.geneticsdigest.com на 15 декември 2018 г.