Эпигенетика: өмір салты қалай гендер мен денсаулыққа әсер етеді

Эпигенетика: өмір салты қалай гендер мен денсаулыққа әсер етеді

1. Эпигенетика: геном мен қоршаған орта арасындағы көпір

Эпигенетика – бұл ДНҚ тізбегінің өзгеруімен байланысты емес гендерлік өзгерістерді зерттейтін ғылым саласы. Генетикалық емес мутациялардан айырмашылығы генетикалық кодты өзгерте генетикалық кодты өзгертіңіз, эпигенетикалық өзгерістер ықтимал қайталанады және оның генотипіне әсер етпей дененің фенотипін әсер етуі мүмкін. Бұл дегеніміз, біздің өмір салтымыз, диета, стресс деңгейі және қоршаған ортаға әсер ету біздің гендеріміздің қалай пайда болатынына және жұмысымызға тікелей әсер етуі мүмкін, осылайша біздің денсаулығымыз бен ауруларымызды анықтай алады.

Генетикалық код – бұл дененің жұмыс істеуі үшін қажетті ақуыздарды құру үшін «нұсқаулық». Алайда, бұл нұсқаулықтың өзі жеткіліксіз. Белгілі бір нүктеде және белгілі бір уақытта және белгілі бір уақытта қандай гендерді «қосулы) немесе« сөндірілген) немесе «өшірілген) білу керек. Мұны эпигенетика басқарады.

1.1. Негізгі эпигенетикалық механизмдер

Эпигенетикалық өзгерістер хроматиннің құрылымын өзгертетін түрлі молекулалық механизмдер (ДНҚ және протеиндер кешені) және, демек, транскрипцияның қол жетімділігі (генетикалық ақпаратты оқу процесі). Осы тетіктердің ішіндегі ең маңыздылары:

• ДНҚ метилизациясы: Бұл цитозинге метил тобын (-CH3) қосу (ДНҚ-ны құрайтын төрт азот негізінің бірі). Метилюлинг әдетте гендердің өрнегін басумен байланысты. ДНҚ метилтансфераздары деп аталатын ферменттер (DNMTS) Бұл процесті катализ. ДНҚ метилизациясы дамуда, жасушалардың дифференциациясында және гендерді басып шығаруда басты рөл атқарады (гендік өрнек ол мұрагерлікке байланысты болған кезде). Гипермееттеу (артық метилизация) гендердің жарнамалық гендерінің гиперметикасы (артық метилизация), ісікке арналған ісікпен жиі байқалады, ісік сорпасының гендерінің өрнегін басу. Гипометелизация (метилаттану жеткіліксіз) онкогендердің белсенділігіне әкелуі мүмкін.

• Гистондардың модификациялары: Гистондар – бұл ДНҚ-ның айналасындағы ақуыздар, яминосомаларды қалыптастырады, хроматиннің негізгі ғимараттары. Гистондар ацетилация, метилизация, фосфорлану және өлтірулер сияқты түрлі модификацияларға ұшырайды. Бұл модификациялар хроматиннің құрылымына әсер етеді, оны ықшам (гетерохроматин) немесе одан көп босатады (эухроматин). Гистондардың ацетоны, әдетте, гендік өрнекті белсендірумен байланысты, өйткені бұл гистондардың оң зарядын азайтады, өйткені ол теріс зарядталған ДНҚ-мен өзара әрекеттесуді әлсіретеді, осылайша DNA-ны транскрипция факторларына қол жетімді етеді. Тединг Гистондар амин қышқылының қалған бөлігі модификацияланған және қанша метил топтары қосылғанына байланысты қосылып, репрессивті болуы мүмкін. Бұл модификацияларды катализдеуге арналған ферменттер гистон-ацетилтрансфераза (шляпалар), гистон дейкламикалық (HDACS), гистин-метилтрансфераза (HMTS) және гистоне-демелаз (HDMS) кіреді.

• Топ емес РНҚ (СКРНК): Бұл «Ақуыздарды кодтайтын» РНҚ молекулалары, бірақ гендік сөздерді реттеуде маңызды рөл атқарады. НКРНК-нің ең оқытылған түрлерінің бірі мынада (Markn). Мирнка MRNA-мен (Matrix RNA) байланысты, оның эфирін бұғаттайды немесе оның тозуын тудырады, осылайша тиісті геннің көрінісін басады. NKRNK-тің басқа түрлері, мысалы, ұзаққа созылмайтын РНҚ (LNCRNC), гендік транскрипция, хроматинді өзгерту және РНҚ-ны таратуға қатыса алады. СҚАРНК түрлі биологиялық процестерде, оның ішінде жасушалардың дифференциациясы мен иммундық реакцияда, сондай-ақ көптеген аурулардың патогенезінде, сондай-ақ қатерлі ісік ауруында маңызды рөл атқарады.

1.2. Эпигенетикалық өзгерістердің реверсиялық және мұрагерліктері

Эпигенетиканың негізгі аспектілерінің бірі – эпигенетикалық өзгерістердің өзгеруі. Генетикалық мутациялардан айырмашылығы, эпигенетикалық белгілерді диета, өмір салты және қоршаған ортаға әсер сияқты әртүрлі факторлардың әсерінен жоюға немесе өзгертуге болады. Бұл эпиггенетикалық бұзылулармен байланысты аурулардың алдын алу және емдеу үшін мүмкіндіктер ашады.

Дегенмен, кейбір эпигенетикалық өзгерістер ата-аналардан ұрпаққа мұрагерлік болуы мүмкін, бұл ДНҚ-ның өзгерісіне байланысты емес белгілерді алмастыратын белгілердің берілуіне әкеледі. Бұл процесс эпигенетикалық мұрагер деп аталады және денсаулық пен ұрпақтың денсаулығы мен дамуына ұзақ әсер етуі мүмкін. Эпигенетикалық мұрагерлік тетіктері толығымен зерттелмеген, бірақ олар эпиггенетикалық белгілерді гаметалар (сперматозоо және жұмыртқа) арқылы және ананың құрсағының ортасындағы өзгерістер арқылы эпигенетикалық белгілерді таратуды қамтиды.

2. Өмір салтының эпигенетикаға әсері

Өмір салты эпигенома қалыптасуында маңызды рөл атқарады және, демек, әртүрлі ауруларды дамыту қаупін анықтайды. Эпигенетикаға әсер ететін ең маңызды өмір салты факторлары:

2.1. Диета және тамақтану

Тамақтану эпигенетикаға әсер ететін маңызды факторлардың бірі болып табылады. Азық-түлік компоненттері DNMTS, HATS және HDACS сияқты эпигенетикалық белгілерді құруға және оларға қызмет көрсетуге қатысы бар ферменттерге тікелей әсер етуі мүмкін.

• Мерзімдеу бақылау элементтері: Фолий қышқылы, В12 дәрумені, холин және бетай сияқты тағам компоненттері метил топтарының донорлары болып табылады және ДНҚ метилизациясы үшін қажет. Бұл микроэлементтердің кемшілігі ДНҚ гипометиляциясына және гендердің өрнегі өзгеруіне әкелуі мүмкін. Мысалы, фолий қышқылының жүктілік кезінде жетіспеушілігі ДНҚ метилдену бұзылуымен байланысты феткадағы жүйке түтігінің ақаулар қаупін арттыруы мүмкін.

• Фитохимиялық заттар: Өсімдіктерде көптеген фитфорахимиялық, мысалы, Сүлікек (брокколи бар), мысалы, куркокс, куркума бар), резвератрол (қызыл шарап және жүзімдегі) және эпигенетикалық қасиеттері бар эпалокатехин-3-лилат (EGCG). Бұл заттар DNMTS және HDACS-ті тежеуі мүмкін, осылайша ДНҚ метилизациясы мен гистонды модификациялауды өзгерте алады, бұл гендердің өрнегіндегі өзгерістерге әкеледі. Мәселен, Сүлфорафан қатерлі ісік жасушаларында қалыпты ДНҚ-ны қалпына келтіру және олардың өсуін болдырмау мүмкіндігін көрсетті.

• Гистондардың диетасы және модификациялары: Бутайрат сияқты кейбір азық-түлік компоненттері (фрэйштинді талшықты ашыту нәтижесінде пайда болған қысқа -Chain -Chain -Chain -Chain -Chain -Chain -Chain -Chain), HDACS-ті тежеуі мүмкін, осылайша гистондардың ацетилациясын ұлғайтады және гендердің өрнегін жандандырады. Аминоқыштар және май қышқылдары сияқты басқа да қоректік заттар гистондардың модификацияларына әсер етуі мүмкін.

• Эпиганетикалық мұра Диета арқылы: Жануарлардан зерттеулер көрсеткендей, ата-аналардың диетасы ұрпақтардың эпигарасына әсер ете алатындығын көрсетті. Мысалы, жүкті әйелдегі тамақтану тапшылығы олардың ұрпақтарындағы эпиггенетикалық өзгерістерге әкелуі мүмкін, диабет, жүрек-қан тамырлары аурулары сияқты аурулардың қаупін арттырады.

2.2. Дене белсенділігі

Дене белсенділігі денсаулыққа жағымды әсер етеді, және көптеген мәліметтер эпигменаға да әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді.

• Физикалық жаттығулар және ДНҚ метилизациясы: Зерттеулер көрсеткендей, физикалық жаттығулар әр түрлі ұлпаларда, соның ішінде бұлшық еттерде, майлы тіндер мен миға DNA метилизациясын өзгертуі мүмкін екенін көрсетті. ДНҚ метилизациясындағы бұл өзгерістер метаболизм, қабыну және иммундық функциямен айналысатын гендердің өзгеруіне әкелуі мүмкін. Мысалы, физикалық жаттығулар индикатуралар ДНҚ метилизациясын қабынумен байланысты гендерде азайта алады, осылайша ағзадағы қабыну деңгейін төмендетеді.

• Гистондардың физикалық жаттығулары мен модификациялары: Физикалық жаттығулар сонымен қатар гистондардың модификациясына әсер етуі мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, физикалық жаттығулар бұлшықеттердегі гистондардың ацетилациясын арттыра алады, бұл метаболизм мен бұлшықеттің өсуіне байланысты гендердің өрнегін жандандыруға әкеледі.

• Жаттығу және НҚРНК: Физикалық жаттығулар NKRNK-ның гендік өрнекті реттеуге қатысатын Marknk көрінісін өзгерте алады. НҚRNK-нің бұл өзгерістері денсаулыққа физикалық жаттығулардың оң әсеріне ықпал ете алады.

• Дене белсенділігі арқылы эпиганетикалық мұра: Жануарлардың кейбір зерттеулері ата-аналардың физикалық белсенділігі ұрпақтың эпигарасына әсер ете алатындығын көрсетті. Мысалы, тұжырымдамадан бұрын ерлердің физикалық белсенділігі олардың ұрпақтарының метаболикалық денсаулығын жақсартады, ол Сперматозоид ДНҚ-ның метелляциясындағы өзгерістермен байланысты.

2.3. Стресс және психикалық денсаулық

Созылмалы стресс және психикалық ауытқулар, мысалы депрессия мен мазасыздық, эпигменаға теріс әсер етуі мүмкін.

• Стресс және ДНҚ метилизациясы: Стресс, мидың әртүрлі аймақтарында, соның ішінде гиппокамп және алдын-ала қабығы, көңіл-күй, жад және танымдық функцияларда маңызды рөл атқаратын ДНҚ метилизациясын өзгерте алады. ДНҚ метилизациясындағы бұл өзгерістер стресстен, қабынумен және нейроопластикамен байланысты гендердің өзгеруіне әкелуі мүмкін.

• Гистондардың стрессі мен модификациялары: Стресс гистондардың модификацияларына да әсер етуі мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, стресстің көрсеткендей, стресстің мидың кейбір аудандарында стресстен байланысты гендердің жанғыштарын білдіруге әкеледі.

• Стресс және СКРНК: Стресс Мистер сияқты СКРНК, мысалы, мидың гендер көрінісін реттеуге қатысады. НҚRNK-нің бұл өзгерістері психикалық бұзылулардың дамуына ықпал ете алады.

• Эпиганетикалық мұра Стресс арқылы: Бала кезіндегі травматикалық тәжірибе, мысалы, зорлық-зомбылық немесе немқұрайдылық, мысалы, зорлық-зомбылық немесе немқұрайдылық, эпигменге ұзақ әсер етуі және ересектердегі психикалық бұзылулар қаупін арттыруы мүмкін. Бұл эпигенетикалық өзгерістер ата-аналардан ұрпаққа мұрагерлік болуы мүмкін, бұл жарақаттың өзгеруіне әкеледі.

2.4. Қоршаған ортаға әсер

Уытты заттар мен ластаушы заттардың қоршаған ортаға әсері эпигменаға кері әсер етуі мүмкін.

• Ауаны ластайтын заттар және ДНҚ метилизациясы: Қатты бөлшектер мен азот диоксиді сияқты ауаны ластағыштар, әр түрлі ұлпаларда, соның ішінде өкпелер мен қанмен метилаттануды өзгерте алады. ДНҚ метилизациясының бұл өзгерістері тыныс алу ауруларының қаупін арттыра алады, мысалы, демікпе және созылмалы өкпе аурулары.

• Ауыр металдар мен эпигенетика: Қорғасын және сынап сияқты ауыр металдар, мысалы, DNMTS және HDACS сияқты эпигенетикалық белгілерді құруға және оларға қызмет көрсетуге байланысты ферменттерге әсер етуі мүмкін. Ауыр металдардың әсері ДНҚ метилизациясының өзгеруіне әкелуі мүмкін, бұл әртүрлі аурулардың, соның ішінде қатерлі ісік пен неврологиялық бұзылуларды арттыра алады.

• Эндокринді жоюшылар мен эпигенетика: Эндокринді жоюшылар – гормондардың әсеріне еліктейтін немесе бұғаттайтын химиялық заттар. Кейбір эндокринді жойғыштар, мысалы, Bishenol A (BPA) және фтанциттер, гормоналды тепе-теңдікті бұзып, гормоналды тепе-теңдікті бұзуға, оның ішінде репродуктивті бұзылулар мен қатерлі ісікке әкелуі мүмкін ДНҚ метилизациясы мен гистон модификациясын өзгерте алады.

• Қоршаған ортаға әсер ету арқылы эпиганетикалық мұра: Уытты заттар мен ластаушы заттардың қоршаған ортаға әсері эпигараға ұзақ әсер етуі және ауруларды дамыту қаупін арттыруы мүмкін. Мысалы, диоксиннің жүкті әйелге әсері олардың ұрпақтарындағы эпигенетикалық өзгерістерге әкелуі мүмкін, қатерлі ісік ауруының қаупін арттырады.

2.5. Темекі шегу және ішімдік ішу

Темекі шегу және алкогольді пайдалану денсаулыққа теріс әсер етеді, ал көптеген мәліметтер эпигменаға да әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді.

• ДНҚ темекі шегу және метилизация: Темекі шегу ДНҚ метилизациясын түрлі ұлпаларда, соның ішінде жарық, қан және ми өзгеруі мүмкін. ДНҚ метилизациясының бұл өзгерістері өкпенің қатерлі ісігінің, жүрек-қан тамырлары ауруларының және темекі шегуге байланысты басқа аурулардың қаупін арттыруы мүмкін.

• Алкоголь және ДНҚ метилизациясы: Алкогольді тұтыну бауыр мен басқа тіндердегі ДНҚ метилизациясын өзгерте алады. ДНҚ метилизациясындағы бұл өзгерістер бауыр, қатерлі ісік ауруы мен алкогольмен байланысты басқа аурулардың алкоголь ауруын дамыту қаупін арттыруы мүмкін.

• Темекі шегу және алкоголь және гистондардың модификациялары: Темекі шегу және алкогольді тұтыну сонымен қатар гистондардың модификациясына әсер етуі мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, темекі шегу мен алкогольді тұтыну кейбір ұлпалардағы гистондардың ацетиканы өсіруі мүмкін, бұл қабынуға және қатерлі ісік ауруымен байланысты гендердің өрнегін жандандыруға әкеледі.

• Темекі және алкоголь арқылы эпиганетикалық мұра: Жүктілік кезінде темекі шегу және ішімдік ішу және алкогольді ішімдіктер ұрықтың эпигиніне ұзақ әсер етуі және ұрпақтардағы ауруларды дамыту қаупін арттыруы мүмкін. Мысалы, жүктілік кезінде алкоголь ішу ұрықтың миындағы эпигенетикалық өзгерістермен байланысты ұрықтың алкогольдік синдромына әкелуі мүмкін.

3. Эпигенетика және ауру

Эпигенетикалық өзгерістер көптеген аурулардың патогенезінде маңызды рөл атқарады, соның ішінде:

3.1. Шоян

Эпигенетикалық бұзылулар қатерлі ісікке арналған жалпы құбылыс болып табылады және ісіктердің дамуы мен дамуына ықпал етеді. Ісік сорпа гендерінің промоутерлік аудандарын гипермеэлизациялауға жол бермеуге әкелуі мүмкін, ал гипоэтилатиналар онкогендерді белсендіре алады. Гистондардың модификацияларындағы өзгерістер хроматиннің құрылымын өзгерту және транскрипцияның құрылымын өзгерту арқылы қатерлі ісік ауруының дамуына ықпал етуі мүмкін. Сонымен қатар, НҚRNK-нің өзгеруіндегі өзгерістер қатерлі ісік ауруының патогенезінде маңызды рөл атқара алады.

Днмц және HDACS ингибиторлары сияқты эпиггенетикалық препараттар қатерлі ісік ауруының түрлерін емдеу үшін қолданылады. Бұл препараттар ДНҚ-ны қалпына келтіріп, қатерлі ісік жасушаларындағы гистондардың қалыпты метилдеуін қалпына келтіре алады, осылайша олардың өсуін басады және олардың өсуін басады және апоптозды тудырады (жасушаның өлімі).

3.2. Жүрек-қан тамырлары аурулары

Эпигенетикалық өзгерістер жүрек-қан тамырлары ауруларының дамуында, мысалы, атеросклероз, гипертония және жүрек жеткіліксіздігі. ДНҚ-ның метилизациясының өзгеруі және гистондардың модификациялары қан қысымын реттеуге, қабынуды, липидтер алмасуына және эндотелий функцияларын реттеуге әсер етуі мүмкін. Темекі шегу, жоғары қан қысымы және жоғары холестерин сияқты қауіп факторларының әсері жүрек-қан тамырлары ауруларының қаупін арттыратын эпигенетикалық өзгерістерге әкелуі мүмкін.

3.3. Неврологиялық бұзылулар

Эпигенетикалық өзгерістер альцгеймер ауруы, Паркинсон ауруы, шизофрения және аутизм сияқты неврологиялық бұзылулардың дамуында маңызды рөл атқарады. ДНҚ-ның метилизациясындағы өзгерістер және гистондардың модификациялары нейроплизмге, синаптикалық функцияға және нейродегациямен айналысатын гендердің көрінісіне әсер етуі мүмкін. Тәуекел факторларының стресс, жарақаттану және қоршаған ортаға әсері, неврологиялық бұзылу қаупін арттыратын эпигенетикалық өзгерістерге әкелуі мүмкін.

3.4. Метаболикалық аурулар

Эпигенетикалық өзгерістер метаболикалық аурулардың дамуында маңызды рөл атқарады, мысалы, 2 типтегі қант диабеті және семіздік. ДНҚ-ның метилизациясының өзгеруі және гистондардың модификациялары қан глюкозаларын, липидтер алмасуын және инсулин сезімталдығын реттеуге қатысты гендердің көрінісін әсер етуі мүмкін. Дұрыс емес тамақтану, физикалық белсенділіктің және генетикалық бейімделу сияқты қауіп факторларының әсері метаболикалық аурулардың қаупін арттыратын эпигенетикалық өзгерістерге әкелуі мүмкін.

3.5. Аутоиммунды аурулар

Эпигенетикалық өзгерістер аутоиммундық аурулардың дамуында, мысалы, ревматоидты артрит, жүйелік лупус эритематоз және бірнеше склероз сияқты маңызды рөл атқарады. ДНҚ-ның метилизациясының өзгеруі және гистондардың модификациялары иммундық реакцияны реттеуге қатысатын гендердің көрінісін әсер етуі мүмкін. Тәуекел факторларының генетикалық бейімділік, қоршаған ортаға әсері және инфекциясы сияқты әсері аутоиммунды аурулардың қаупін арттыратын эпигенетикалық өзгерістерге әкелуі мүмкін.

4. Эпигенетика және аурулардың алдын-алу

Эпигенетиканың денсаулық пен аурудағы рөлін түсіну аурулардың алдын-алу және денсаулықты жақсарту үшін жаңа мүмкіндіктер ашады. Өмір салтының өзгеруі, мысалы, дұрыс тамақтану, тұрақты физикалық жаттығулар, стрессті басқару және улы заттардың әсерінен аулақ болу, эпигенді оңтайландыруға және әртүрлі аурулардың қаупін азайтуға көмектеседі.

• Эпигенетикалық оңтайландырылған диета: Бақылау элементтері мен фитохимиялық заттарға бай тағамдарды жеу ДНҚ-ның метилизациясы мен гистонды модификациялауға көмектеседі. Бұған жемістердің, көкөністердің, астық өнімдерінің көп мөлшерін, бұршақтар мен жаңғақтарды қолдану кіреді. Өнімдер, қант және қаныққан майлардан аулақ болу керек.

• Тұрақты физикалық жаттығулар: Тұрақты физикалық жаттығулар ДНҚ-ны өзгертуге көмектеседі, бұл әртүрлі ұлпалардағы гистондарды өзгертуге көмектеседі, бұл метаболизмнің жақсаруына, қабынудың азаюына және иммунитетті нығайтуға әкеледі.

• Стрессті басқару: Медитация, йога және тыныс алу жаттығулары сияқты стрессті басқарудың әртүрлі әдістері стресстің деңгейін төмендетуге және оның эпигменаға теріс әсерін азайтуға көмектеседі.

• Уытты заттардың әсерінен аулақ болу: Темекі шегу, ауаның ластануы және ауыр металдар сияқты қоршаған ортадағы улы заттар мен ластаушы заттардың әсері болдырмауы керек.

• Жеке эпигенетика: Болашақта технология дамып келе жатқанда, жеке эпигенома негізінде жекелендірілген аурулардың алдын-алу стратегиясын жасау мүмкін болады.

5. Эпигенетика: медицинаның болашағы

Эпигенетика – бұл ғылымның қарқынды дамып келе жатқан ауданы, ол медицинаны төңкеруге уәде береді. Эпигенетиканың денсаулық пен аурудағы рөлін түсіну ауруларды диагностикалау, алдын-алу және емдеудің жаңа мүмкіндіктерін ашады.

• Эпигенетикалық биомаркерлер: Эпигенетикалық өзгерістерді диагностикалау үшін биомаркерлер ретінде қолдануға болады. Мысалы, ДНҚ метилизациясындағы өзгерістерді қанда немесе басқа биологиялық сұйықтықтарда анықтауға болады және қатерлі ісік немесе басқа ауруларды ерте диагностикалау үшін қолданылады.

• Эпигенетикалық терапия: Днмц және HDACS ингибиторлары сияқты эпигенетикалық препараттар қатерлі ісік түрлерін емдеуге арналған. Болашақта жаңа эпигенетикалық препараттар жасалынғандықтан, бұл кең ауқымды ауруларды емдеуге болады.

• Эпигенетикалық алдын-алу: Өмір салты мен қоршаған ортаға әсер ету эпигараға әсер етуі мүмкін және әртүрлі аурулардың қаупін азайтуы мүмкін. Болашақта технология дамып келе жатқанда, жеке эпигенома негізінде жекелендірілген аурулардың алдын-алу стратегиясын жасау мүмкін болады.

6. Қорытынды

Эпигенетика – бұл денсаулық пен динамикалық ғылымның күрделі және серпінді ауданы, ол денсаулық пен ауруларда маңызды рөл атқарады. Біздің өмір салты және қоршаған ортаға әсер ету біздің гендеріміздің қалай пайда болатынына және жұмысымызға тікелей әсер етуі мүмкін, осылайша біздің денсаулығымыз бен ауруларымызды анықтайды. Эпигенетиканың денсаулық пен аурудағы рөлін түсіну аурулардың алдын-алу және денсаулықты жақсарту үшін жаңа мүмкіндіктер ашады. Технология дамып келе жатқанда, эпигенетика медицинаны төңкеріске және бүкіл әлемде адамдардың өмірін жақсартуға уәде береді.