Эпигенетика. Управляй своими генами - Михаил Гаврилов

Рис. 5. Кормление детей в голландскую Голодную зиму

Не все так просто с питанием. Сейчас тревожит тот факт, что молодые женщины, слепо следуя выбранным ими модным диетам, беременеют и продолжают практиковать их во время беременности. Мы знаем, как голодание матери во время беременности неблагоприятно влияет на здоровье детей в разных возрастных периодах, так как история дала возможность провести такой чудовищный эксперимент. Но могут ли ученые подвергать женщин испытаниям, особенно на ранних стадиях беременности, чтобы проверить результативность кетодиеты, карнивор-диеты, веганства, интервального голодания или другого «ограничительного» протокола на их потомках? Не будет ли неожиданных результатов, которые не предполагали ни исследователи, ни испытуемые женщины и их дети? Вопросов, в том числе этического характера, больше, чем ответов…

Наша твердая убежденность – пока нет подобных исследований на людях (и мало на млекопитающих), лучше во время беременности и до нее (как минимум полгода) следовать средиземноморскому типу питания, ни разу не опороченному ни в одном из многочисленных исследований.

Здесь мы идем по очень «скользкой» дорожке, того гляди и до оправдания гомеопатии дойдем, а может, и еще чего покруче…

И снова обращаемся к статье Вайсермана: «Например, недавно открытый bystander effect ("эффект свидетеля"). Вкратце его суть такова. Когда ученые облучают культуру клеток, у них возникают реакции широкого спектра, от хромосомных аберраций до радиоадаптивных реакций (способности выдерживать большие дозы облучения). Но если мы удалим все облученные клетки и в оставшуюся питательную среду перенесем другие, необлученные, у них проявятся те же реакции, хотя их никто не облучал.

Предполагается, что облученные клетки выделяют в среду некие эпигенетические сигнальные факторы, которые и вызывают в необлученных клетках аналогичные изменения. Какова природа этих факторов – пока никто не знает…»

И еще добавим к вышесказанному об этих экспериментах (подобные проводились после чернобыльской аварии и описаны П.М. Морозиком и С.Б. Мельновым, обзор в журнале «Медицинские аспекты чернобыльской катастрофы»). Если просто облучать питательную среду и помещать в нее культуру необлученных клеток, то необлученные клетки не покажут никаких реакций.

Зачем обычному человеку читать о молекулярных механизмах? Пусть ученые читают, так как они знают этот особый язык науки и применяют его на конференциях, повергая в благоговейный ужас простых смертных, не приближенных, так сказать… Мы и сами периодически били себя и друг друга по рукам (наверно, как и Ильф с Петровым, создавая невероятное произведение «12 стульев»), чтобы сдерживать себя и не писа́ть научными «иероглифами». И мы твердо уверены, что вы, наши читатели, ушли значительно вверх по эволюционно-интеллектуальной лестнице от Эллочки-людоедки, которая знала несколько слов. И хотя не про эпигенетику, но не смогли не процитировать: «Словарь Вильяма Шекспира, по подсчету исследователей, составляет 12000 слов. Словарь негра из людоедского племени „Мумбо-Юмбо“ составляет 300 слов. Эллочка Щукина легко и свободно обходилась тридцатью»[5].

Мы постарались, чтобы ваш эпигенетический словарь был не как у Шекспира, но и не как у Эллочки, а где-то примерно на уровне Мумба-Юмбо (шутка, на самом деле не считали количество терминов).

Дело в том, что в современном представлении эпигенетика получила немного другое определение, больше связанное с молекулярными процессами, которые лежат в ее основе. Так, один из источников определяет «эпигенетический признак как устойчивый наследуемый фенотип, являющийся результатом изменений хроматина, не затрагивающих последовательность азотистых оснований в ДНК» (Бергер и др., 2009). Согласно другому определению, «эпигенетика – это область исследований, касающаяся устойчивых изменений в ДНК и в гистоновых белках хроматина, которые приводят к изменениям экспрессии генов» (Таммен и др., 2013).

Эпигеном подразумевает наличие механизмов, направленных на длительное программирование генной экспрессии (активности). Это управление осуществляется с помощью биохимических реакций, контролируемых конкретными ферментами. На сегодняшний день наиболее известны несколько механизмов. Это метилирование ДНК, ковалентные модификации ядерных белков (гистонов), входящих в состав хроматина, и эффекты микроРНК.

Для того чтобы чувствовать себя как рыба в воде, читая далее сведения из научных исследований, нам предстоит разобраться в терминологии, касающейся генов, ДНК, РНК, хроматина, хромосом и т. д. Мы просим вас сделать сейчас несколько приседаний, чтобы добавить крови в мозг, и нырнуть в море биологических терминов, пересыпаемых прибаутками от авторов. На всякий случай мы разбавили текст картинками, а картинки любят все (даже если вы делаете вид #триждыедваненагражденного ученого или врача!).

Человек состоит из клеток – соматических и половых, в каждой (в ее ядре) соматической клетке (обычной, не половой) есть 23 пары хромосом, в половой – один набор хромосом, которые представляют собой упакованные в хроматин молекулы ДНК, намотанные на множество катушек-нуклеосом, состоящих из 8 специальных белков – гистонов. ДНК является совокупностью генов, которых, как мы говорили раньше, по разным подсчетам, от 18 тысяч до 30 тысяч (у человека). Гены состоят из нуклеотидов, содержащих аденин, тимин, гуанин и цитозин. Гены способны давать нам информацию о белках и РНК, которые нужны нам для процесса жизнедеятельности. Благодаря сигналам из окружающей среды гены могут по-разному проявлять свою активность (экспрессию), и один ген может отвечать за выработку многих белков, но иногда для выработки одного белка может потребоваться не один ген, а несколько.

Экспрессия генов – процесс, в котором наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт – РНК или белок. Экспрессия может регулироваться на всех стадиях: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии посттрансляционных модификаций белков.

Рис. 6. Уровни организации генетического материала в клетках человека

Ген — участок ДНК, в котором закодирована информация о строении одного белка.

Рис. 7. Ген – участок ДНК