Отрывок из «Революции эпигенетики: как современная биология переопределяет наше понимание генетики, болезней и наследования», автор – Несса Кэри (Columbia University Press, 2012). Copyright © 2012 Несса Кэри.

Что же эпигенетика?


Когда ученые говорят об эпигенетике, они имеют в виду все случаи, когда одного генетического кода недостаточно для описания того, что происходит – должно быть что-то еще. Вещи, которые являются генетически идентичными, на самом деле могут казаться совершенно отличными друг от друга – вот один из способов, которыми эпигенетика описывается с научной точки зрения. Но должен быть механизм, который выявляет это несоответствие между генетическим сценарием и конечным результатом. Эпигенетические эффекты должны быть вызваны каким-то физическим изменением, некоторыми сдвигами в огромном множестве молекул, которые составляют клетки каждого живого организма. Это приводит нас к другому научному взгляду на эпигенетику – молекулярному описанию. В этой модели эпигенетика может быть определена как набор химических модификаций, которые окружают ДНК и изменяют способы включения или выключения генов, не изменяя сами гены.

Может показаться странным, что слово «эпигенетика» может иметь два разных значения, но это потому, что мы описываем одно и то же событие на двух разных уровнях. Подобно тому, как смотреть на фотографии в старых газетах с увеличительным стеклом и видеть, что они состоят из точек. Если бы у нас не было увеличительного стекла, мы могли бы подумать, что каждая картинка была просто сделана одним цельным куском, и мы, вероятно, никогда бы не смогли понять, сколько новых изображений можно создавать каждый день. С другой стороны, если бы мы смотрели на все через увеличительное стекло, то все, что можно было бы увидеть – это точки, а никак не удивительное изображение, которое они сформировали вместе.

Революция, которая произошла совсем недавно в биологии, заключается в том, что мы впервые начинаем понимать, как возникают удивительные эпигенетические явления. Теперь мы не просто видим большое изображение, а мы можем также проанализировать отдельные точки, которые его создали. Это означает, что мы наконец начинаем распутывать недостающую связь между природой и питанием: как наша среда говорит с нами и изменяет нас.

«Эпи» в эпигенетике происходит от греческого языка и означает «на», «над» или «рядом». ДНК в наших клетках не является какой-то чистой, неизменной молекулой. Небольшие химические группы могут быть добавлены в определенных областях ДНК. Она также блокируется специальными белками. Эти белки сами могут быть покрыты дополнительными мелкими химическими соединениями. Ни одно из этих молекулярных надстроек, не меняет базовый генетический код. Но добавление этих химических групп к ДНК, связанным с ними белкам или удаление их изменяет экспрессию соседних генов. Эти изменения в экспрессии генов меняют функции и саму природу клеток. Иногда, если эти модели химических модификаций оказывают влияние в критический период развития, паттерн может быть установлен ​​на всю оставшуюся жизнь, даже если человек доживем до 100 лет.

Нет никаких сомнений в том, что код ДНК является отправной точкой – очень важной и абсолютно необходимой. Но это не является достаточным объяснением для всей сложности жизни. Если бы последовательность ДНК имела значение, однояйцевые близнецы всегда были бы абсолютно идентичны во всех отношениях. Дети, рожденные от истощенных матерей, будут набирать вес так же легко, как и другие дети, у которых более здоровое начало жизни. И все мы были бы похожи на большие аморфные капли, потому что все клетки нашего тела были бы полностью идентичны. Этого не происходит потому, что эпигенетика – механизм, посредством которого клетки с одним и тем же генетическим кодом экспрессируют разные его части в процессе развития, превращаясь в печень, мышцы, мозг или любой из сотен других типов клеток в организме человека.

Эпигенетика влияет на огромные области биологии, и революция в нашем мышлении распространяется все дальше и дальше за границы жизни на нашей планете. Почему мы не можем сделать ребенка из двух сперматозоидов или двух яйцеклеток? Что делает возможным клонирование? Почему клонирование столь сложно? Почему некоторые растения нуждаются в периоде холода, прежде чем они могут зацвести? Поскольку пчелиные матки и рабочие пчелы генетически идентичны, почему они так различаются по форме и функциям? Почему практически все кошки черепахового окраса – самки? Почему у человека триллионы клеток, а у микроскопического червя несколько тысяч, несмотря на то, что у нас одинаковое количество генов?

Ученые в академических и коммерческом секторах также осознают огромное влияние эпигенетики на здоровье человека. Это связано с заболеваниями, от шизофрении до ревматоидного артрита, от рака до хронической боли. Уже есть два типа лекарств, которые успешно лечат некоторые виды рака путем вмешательства в эпигенетические процессы. Фармацевтические компании тратят сотни миллионов долларов на гонку за разработку следующего поколения эпигенетических лекарств для лечения некоторых из наиболее серьезных заболеваний, поражающих промышленно развитый мир. Эпигенетическая терапия – новая область в открытии лекарств.

В биологии, Дарвин и Мендель определяли девятнадцатый век как эпоху эволюции и генетики. Уотсон и Крик определяли двадцатый век как эру ДНК и функционального понимания взаимодействия генетики и эволюции. Но в двадцать первом веке именно новая научная дисциплина – эпигенетика –  разрушает так много того, что мы приняли за догму, и перестраивает ее более разнообразным, сложным и даже более красивым образом.

Источник: http://www.naturalhistorymag.com/features/142195/beyond-dna-epigenetics

Загадочная ДНК часть 2 – Эпигенетика

You May Also Like

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *