Профессор Фрайбургского университета Джудит Корб вместе со своей командой давно изучает секреты молодости термитов-королев. На протяжении 30 лет ученые посещают уголок саванны в Республике Кот-дИвуар, чтобы изучать термитники.
По словам Корб, старение у этого вида насекомых связано с активностью прыгающих генов. Эти элементы ДНК самопроизвольно дублируются и способны самостоятельно перемещаться или копироваться независимо от других механизмов. При этом они могут нарушать нормальное функционирование других генов, рядом с которыми они перемещаются. Когда белки и энергия больше не производятся, это может привести к старению и смерти.
Джудит Корб сделала интригующее наблюдение: у монархов прыгающие гены неактивны, что объясняет их долговечность. Эти насекомые защищены от старения с помощью какого-то защитного механизма, который подавляет эти гены. Теперь ученым предстоит выяснить, что это за механизм.
«Мы не знаем, сколько потребуется времени, чтобы подавить прыгающие гены в организме человека и вообще доберемся ли мы туда! говорит Корб. Понадобится по крайней мере десять лет, чтобы окончательно понять этот механизм на уровне термитов, а затем необходимо будет провести испытания, сначала на мышах». А потом уже и на людях.
Возможно, именно термиты подскажут нам, как избежать старения и сохранить вечную молодость.
По материалам статьи Камиллы Лавуа (Camille Lavoix) Dans les profondeurs dune termitière, le secret de la jeunesse, опубликованной в швейцарской газете Le Temps 21 июня 2019 года.
Ловим сигналы
Известно, что экспрессия генов происходит постоянно, при этом в одной клетке находятся как активные гены, так и неактивные. Можно представить себе, что клетка это большой ночной город с многоквартирными домами, тогда гены окна, свет в которых то зажигается, то гаснет. Конечно же, активация генов не происходит случайно чтобы свет загорелся, нужен специальный выключатель. Таким пусковым механизмом для генов служит внешняя и внутренняя среда.
Возможно, именно термиты подскажут нам, как избежать старения и сохранить вечную молодость.
По материалам статьи Камиллы Лавуа (Camille Lavoix) Dans les profondeurs dune termitière, le secret de la jeunesse, опубликованной в швейцарской газете Le Temps 21 июня 2019 года.
Ловим сигналы
Известно, что экспрессия генов происходит постоянно, при этом в одной клетке находятся как активные гены, так и неактивные. Можно представить себе, что клетка это большой ночной город с многоквартирными домами, тогда гены окна, свет в которых то зажигается, то гаснет. Конечно же, активация генов не происходит случайно чтобы свет загорелся, нужен специальный выключатель. Таким пусковым механизмом для генов служит внешняя и внутренняя среда.
Под внешней средой понимаются экологические системы, пища, алкоголь, токсины, вирусы, физические нагрузки и другие факторы. По оценкам специалистов, почти 90 % всех генов реагируют именно на внешние сигналы [3]. Однако это еще не все. «Наши гены ежедневно подвергаются воздействию среды наших мыслей и чувств», пишет доктор философии Доусон Черч в книге «Гений в ваших генах: эпигенетическая медицина и новая биология намерения». Иными словами, на гены также могут повлиять эмоции, переживания, жизненный опыт, биологические, нейрохимические процессы организма и т. д. факторы нашей внутренней среды.
Сигнал, который мы подаем своим генам, запускает целый ряд физиологических событий, которые могут быть как полезными, так и приносящими вред. По-простому, если, например, человек регулярно дышит вредными испарениями, или поглощает больше еды, чем нужно, или постоянно испытывает стресс, то определенные гены получают сигнал, затем синтезируют белки, которые запускают патологические процессы, не сулящие ничего хорошего организму. Но и другие факторы, например получение опыта, налаженные взаимоотношения в семье или занятия духовными практиками, также могут запустить одни гены и подавить работу других нам на пользу.
Таким образом, не только наша деятельность, но и переживания, выбор, поступки, воспитание могут повлиять на гены. И в таком измененном виде они способны передаться следующему поколению [4].
Если генетический код, заложенный родителями, не переписать, то отправить нужные сигналы своим генам нам под силу. Даже при наличии гена, который определяет высокую вероятность развития того или иного заболевания, можно повлиять на этот риск путем подавления активности данного гена. И сделать это можно разными способами: например, правильной диетой, медитацией, позитивным мышлением (об этом мы поговорим далее). Это открывает широкие возможности для запуска процесса самоисцеления. Мы легко можем использовать эту способность для оптимизации своего здоровья.
Как «включаются» и «выключаются» гены
Известны два способа регуляции активности генов. Первый модификация гистонов: на эти белки, как на катушку, намотана ДНК в ядре клетки, что создает плотную упаковку нуклеосому. Чем плотнее упакованы катушки в так называемый хроматин, тем менее ДНК доступна для ферментов, осуществляющих транскрипцию (синтез РНК). Это значит, что гены в этой области будут неактивны. Сигнал, получаемый из любой среды, внешней для клетки, может способствовать более свободному расположению этих катушек, благодаря чему ферменты получают доступ к определенному участку, синтезируется больше РНК, а затем и больше белка [5]. Ген активен.
Второй способ регуляции генов метилирование ДНК, при котором «включение» и «выключение» генов осуществляется путем снятия и присоединения так называемых метильных групп. После получения сигнала эти молекулы прикрепляются к ДНК и препятствуют связыванию с ней ферментов, осуществляющих транскрипцию, или меняют плотность упаковки хроматина, запуская процесс модификации гистонов, что делает гены недоступными для ферментов. Процесс деметилирования, то есть обратный метилированию, напротив, активирует ранее «молчавшие» гены, и вновь образованные белки теперь могут влиять на множество различных аспектов жизни клетки.
Как вы уже заметили, вся цепочка событий начинается с получения сигнала (он исходит не от ДНК, а поступает извне действует в обход «инструкций»). Именно от него зависит, какие гены выберет клетка, чтобы начать выработку белка. А этот сигнал, в свою очередь, зависит от многого: воздуха, которым мы дышим, пищи, которую употребляем, мыслей, чувств, эмоций, пережитого опыта и прочего вещей, которые мы можем контролировать. И если мы способны изменить это, то сможем повлиять на экспрессию генов, а значит, и на собственное здоровье.
Глава 2
Эпигенетика: нам дана власть, о которой мы и не предполагали
Знание о том, что мы можем управлять своими генами, положило начало революционному научному направлению эпигенетике, которая обещает перевернуть нашу жизнь и жизнь наших потомков. Она уже оказывает сильное влияние на медицину: помогает специалистам разрабатывать новые препараты и терапевтические методики. Она учит, как мы, меняя свой образ жизни и мышление, можем дирижировать собственным геномом, показывает, как те или иные привычки отражаются на нас и наших детях, как здоровый образ жизни продлевает нашу жизнь и жизнь будущих поколений. Мы имеем власть, о которой даже не предполагали.
Второй код
Эпигенетика (греч. επι над-, сверху) близкая родственница генетики. Она изучает так называемый эпигеном структуру, которая находится как будто «над геномом», наделяет индивидуальностью каждую клетку и содержит инструкции по тому, какие белки должны быть реализованы. Эпигенетические изменения закрепляются в ДНК в виде меток, а новый профиль экспрессии генов передается от клетки к клетке при делении [1].
Немецкий нейрофизиолог и популяризатор науки Петер Шпорк в своей книге «Читая между строк ДНК» называет эпигеном вторым кодом человека. И неспроста: если первый код наша неизменная последовательность ДНК генетическая программа, которая сообщает организму, какие молекулы он может синтезировать, то второй код эпигенетическая программа сообщает ему, где, когда и какие конкретно молекулы должны быть синтезированы.
Эпигеном то самое связующее звено между окружающим миром и генами. «Это язык, посредством которого геном общается с внешней средой», говорит молекулярный биолог Рудольф Йениш. И продолжает: «Все геномы ваших клеток одинаковы. Изучив один, вы поймете все. Но у каждого человека есть тысячи разных эпигеномов» [2]. Это делает эпигенетику очень сложной наукой, но тем интереснее: количество научных публикаций по эпигенетике с каждым годом растет в геометрической прогрессии, к тому же полным ходом развивается проект Human Epigenome Project по изучению всего разнообразия эпигеномов. Если ученым удастся создать хотя бы приблизительную картотеку всех возможных схем метилирования ДНК, то у них появится шанс лечить даже самые сложные заболевания. Почему приблизительную? Да потому, что эпигеном изменчив: на протяжении жизни человека он динамично реагирует на сигналы внешней среды, поэтому может и не иметь конечной цифры [3].
Проще всего понять, насколько велико эпигенетическое влияние на человека, можно на примере однояйцевых близнецов, которые на момент рождения имеют идентичную ДНК. Если принять идею генетической предрасположенности (т. е. все болезни имели бы генетическую природу), то у близнецов была бы совершенно одинаковая экспрессия генов это значит, что они страдали бы от одних и тех же заболеваний, протекающих всегда в одной и той же форме. Однако известно, что у одного из них может вовсе не проявиться заболевание, а вот у другого, напротив, возникнут симптомы.
Подтверждает этот вывод исследование, которое провели эксперты из Национального онкологического центра в Мадриде (Испания) [4]. Они изучили 40 пар однояйцевых близнецов в возрасте от трех до 74 лет. Как оказалось, в юном возрасте, когда близнецы жили вместе, ходили в одну и ту же школу, ели примерно одинаковую пищу, их эпигеномы были очень похожи. Но чем старше они становились, тем больше находилось различий. С трех до 50 лет эта разница увеличилась в четыре раза.
Дело в том, что, несмотря на изначально идентичную ДНК, близнецы с возрастом стали вести неодинаковый образ жизни, подвергать себя разным внешним воздействиям, увлекаться различными вещами все это сказалось на том, что их гены проявили себя по-разному.
Так происходит и с нами: стоит только изменить стиль жизни в ту или иную сторону сразу запустится цепочка биохимических изменений на эпигенетическом уровне, которые могут как навредить, так и принести пользу, как испортить здоровье, так и продлить жизнь.