Epigenetika - je li Lamark djelimicno bio u pravu?

[Justin Waters]

Epigenetika je područje genetike koje se bavi utjecajem okolišnih čimbenika na genetsku strukturu, odnosno transgeneracijskim učinkom kojim se utjecaj okolišnih čimbenika prenosi i na sljedeće generacije. Sve je više naznaka, ali i dokaza da je aktivnost gena pod vanjskim utjecajima, odnosno da stanica može „zapamtiti“ vanjske parametre.

Prema nekim istraživanjima, vanjskim utjecajima moguće je mijenjati epigenom, odnosno kemijske tvari (acetilni privjesci, metilenska skupina) koje mogu aktivirati ili deaktivirati određeni dio DNK. Najbolje razjašnjeni epigenteski mehanizam je metilacijski proces.

Prema istraživanjima španjolskog genetičara Manela Estellerea i Moshea Szyfa (Sveučilište McGill iz Montreala), metilacijskim procesom citozina „isključuju“ se pojedini geni. Ono što je važno i dokazano na jednojajčanim blizancima jest da je taj proces tijekom života promjenjiv. Demetilacijom nekih dijelova DNK mogu se, primjerice, aktivirati geni odgovorni za nastanak raka. S druge strane, geni koji su zaduženi za kontrolu diobe stanice mogu se isključiti djelovanjem metilnih skupina koje na taj način mogu pokrenuti mehanizam nekontrolirane diobe, odnosno dovesti do pojave tumora. Procesi metilacije pokušavaju se promijeniti lijekovima. Američka uprava za lijekove odobrila je djelatnu tvar koja se temelji na tim saznanjima (5-azacitidin koji je djelotvoran kod mijelodisplastičnog sindroma). Slični lijekovi još su u razvoju. Očitavanje epigenoma moglo bi se koristiti i u dijagnostičke svrhe u smislu ranog detektiranja rizika, odnosno pojave pojedinih vrsta raka.

Sa stajališta unapređenja zdravlja, ove činjenice otvaraju mogućnost da načinom prehrane i životnim stilom utječemo na metilacijske procese, a zatim to prenesemo i na sljedeće generacije. Primjerice, prema istraživanjima Ming Zhu Fang, sa Sveučilišta Rutgers u New Yersey-u, epigalokatehin-3-galat iz zelenog čaja brine se za to da se geni koji sprječavaju nastanak raka (ali im je djelovanje onemogućeno „blokadama očitavanja“) ponovo aktiviraju. Slično djelovanje ima genistein iz sjemenki soje.

Još jedno važno saznanje je da psihološko okruženje može utjecati na aktivnost gena, kao i to da se ono može prenijeti i na sljedeće generacije. Istraživanje na životinjama (M. Meaney, Sveučilište McGill u Montrealu) pokazuje da štakori za koje se majka „pažljivo skrbila“ i oni koji nisu imali dovoljno „pažnje“ imaju značajnu razliku u metilaciji DNK hipokampusa. Kod životinja koje nisu primile „pažnju“ (fizički kontakt, učestalo oblizivanje) jedan od najvažnijih gena bio je „isključen“, što je bilo popraćeno višim razinama kolesterola, hormona stresa.Takve životinje bile su bojažljive i prestrašene. Smatra se da je ovdje riječ o epigenetičkim obrascima, a ne samo o naučenom ponašanju od majki. Slična istraživanja, ali u „obrnutom“ smjeru govore da je moguće vanjskim utjecajima promijeniti formiranje osobina u ranom djetinjstvu djelovanjem na epigenom (trihostatin A pomoću L-metionina pojačava otpornost na stres).

Još jedan važan čimbenik s javnozdravstvenog gledišta, povezan je s epigenetskim transgeneracijskim prijenosom vezanim za Y kromosom. Naime, neka istraživanja pokazuju kako se pojedini oblici zdravstvenog ponašanja, a koji imaju utjecaj na epigenom, prenose s očeva na sinove i unuke, ali ne i na kćeri i unuke.

Avon longitudinalna studija roditelja i djece (Avon longitudinal study of Parents and Children-ALSPAC), Marcusa Pembreya i suradnika s Londonskog instituta za dječje zdravlje, pokazuje kako se pušenje očeva u ranoj dobi (prije pubertetskog zamaha rasta) povezuje s povećanim indeksom tjelesne mase u devetoj godini života kod sinova, ali ne i kćeri. Studija se referirala i na podatke iz 1890., 1905. i 1920., kohortnu studiju iz Overkalixa, izoliranu populaciju sa sjevera Švedske koja također govori o mogućem transgeneracijskom prijenosu okolišnih utjecaja. Ovdje je riječ o deficitarnoj ili primjerenoj prehrani i njenom utjecaju na smrtnosti od kardiovaskularnih bolesti i dijabetesa kod sljedećih generacija.

Pembreyeva studija raspravlja o tome da izlaganje muškaraca nekom vanjskom utjecaju može imati utjecaj na zdravlje muških potomaka u najmanje dvije sljedeće generacije što je, do sada, rijetko razmatrano. Ovaj transgeneracijski efekt, između ostalog, znači i odgovornost muškarca kroz njegovo zdravstveno ponašanje, za sljedeće generacije.

Spoznaje o epigenomu i transgeneracijskom efektu važne su  jer znače dodatnu odgovornost u zdravstvenom ponašanju pojedinca. Naime, osim individualnog zdravlja, o tome ovisi i zdravlje sljedećih generacija jer se epigenetički signali prenose s roditelja na djecu i protežu na sljedeće naraštaje. S druge strane, ujedno su i ohrabrujuće jer ako aktivnost gena nije konačna, ono što smo dobili u naslijeđe možemo promijeniti u pozitivnom smjeru za vlastitu dobrobit i dobrobit sljedećih generacija.

U svakom slučaju, epigenetika je područje koje treba pratiti i na razini javnog zdravstva i unapređenja zdravlja jer bitno mijenja percepciju o utjecaju okolišnih čimbenika i našeg ponašanja na naše zdravlje i zdravlje naše djece. Ujedno, otvara i brojne pozitivne mogućnosti.

http://www.stampar.hr/Default.aspx?art=2211

[Justin Waters]

Зашто твоја ДНК није твоја судбина

(1/4)

Удаљено, снијегом обавијена територија Сјеверне Шведске је необично мјесто да се започне прича о крајњим достигнућима генетичке науке. Краљевски најсверенији округ, Норботен, је готово слободан од људског живота; просјечно само 6 људи живи на сваких 6 квадратних миља.

А ипак ова мала популација може открити много о томе како гени функционишу у нашим свакодневним животима.

Норботен је толико изолован да је у 19 вијеку, ако је жетва била лоша, људи су гладовали. Године гладовања су биле све свирепије за своју непредвидивост. На примјер, 1800,1812,1836 и 1856 биле су године потпуног одсуства летине и екстремне патње. Али у 1801,1822,1828,1844 и 1863, земља је изродила толико избоља тако да су исти људи који су остали гладни у претходним зимама били омогућени да се госте мјесецима.

У години 1980, Др. Ларс Олов Бигрен, специјалиста превентивне заштите који је сада на престижном Каролиншком институту у Штокхолму, почео је да се пита какве дугорочне ефекте родне и гладне године могу имати на дјецу одраставши у Норботену у 19 вијеку – и не само на њих, него и на њихову дјецу и унуке такођер. Тако је узео 99 случајних узорака појединаца рођених у Оверкаликс парохији Норботена у 1905.g и користио је историјске записе да би пратио њихове родитеље и родитеље њихових родитеља све до рођења. Детаљно анализирајући пољопривредне извјештаје, Бигрен и његова двојица колега утврдили су колико много хране је било доступно родитељима, те дедама и бабама када су били млади.

Током времена почео је да сакупља податке, Бигрен је постао фасциниран са истраживањем показујући да услови у материци могу да утичу на наше здравље, не само док смо били заметак, него и на одрасло доба. 1986г, за примјер, Ланцет је објавио први од два револуционарна рада показујући да ако трудна жена једе мало, њено дијете ће бити знатно више подложно ризику од кардиоваскуларних обољена као одрасла особа. Бигрен се питао да ли ефекат може почети и прије трудноће: Да ли родитељска искуства у њиховим раним фазама живота некако мијењају особине које они преносе на своје потомке?

То је је била јеретичка идеја. Поред свега, имали смо дуго држеће стајалиште у билогији: Шта год да чинимо у животу наши животу могу уништити нашу краткорочну меморију или нас учинити претилим или убрзати смрт, али то неће промјенути наше гене – нашу стварну ДНК. Што значи да кад имамо своју дјецу, генетска информација остаће прилично чиста (непоремећена прим.аут). Шта још, било какав ефекат васпитања (окружења) на природу врсте (гена) не би требало да се деси тако брзо. Чарлс Дарвин, коме славимо 150-годишњицу „Поријекла Врста“ у новембру, учио нас је да еволутивне промјене узимају маха током много генерација и кроз милионе година природне селекције. Али Бирген и други научници су сада сакупили историјске доказе предлажући да моћни услови из окружења (попут блиске смрти гладовањем) може некако оставити траг на генетском материјалу у јајнику и сперми. Ови генетски отисци могу да скрате еволуцију и пренесу се уз нове особине у једној генерацији.

На примјер, Бигреново истраживање је показало да у Оверкаликсу, мушкарци који су уживали тих ријетких родних година – дјеца која су отишла са нормалног режима исхране до преједања у једној сезони – давали су синове и унуке који су краће живјели. Још сажетије: У првом раду Бигрен је написао у вези Норботена, који је објављен 2001 у Холандском журналу „Биотеоријски радови“, показао је да су унуци Овекралишких дјечака који су се преједали умрли у просјеку 6 година раније него унуци који су преживјели лошу жетву. Једном кад су Бирген и његов тим исконтролисали и социоекономске разлике, разлика између дуговјечности је скочила на запањујуће 32 године. Каснији радови користећи различите Норботонске податке, такођер је откривен значајан скок у животном вијеку и открило се да су они примјењиви дуж женске линије такођер, показујући да су кћерке и унуке које су прешле из нормалног режима исхране у прекомјерни такођер живјеле краће. Да поставимо то једноставно, подаци сугеришу да једна једина зима преједања као дијете може иницирати биолошки ланац догађаја који ће водити ка унуцима да умру једну декаду прије него њихови вршњаци. Како је то могуће?

Упознај Епигенетику

Одговор лежи иза обоје, природе и одгоја. Бигренови подаци – заједно са многим другим научницима радећи одвојено протеклих 20 година – да ли су рођење новој науци која се зове епигенетика. У својој основи, епигенетика је проучавање промјена у генској активности која не укључује измјену генетског кода али и даље пролази успјешно најмање код једне генерације. Ови образци гена су вођени ћелијским материјалом – епигеном – који сједи на врху генома, непосредно извана (префикс епи – значи одзго). То су ови епигенетички маркери који наводе гене да се укључују или искључују. Кроз епигенетичке маркере околински сигнални као исхрана, стрес и пренатална исхрана могу направити отисак на генима који су пренесени са једне генерације на другу.

Наставиће се....

[Аурор]

postoji i epigenetika. U kom smeru je priča?

Šta se time pokazuje? Parcijalna neadekvatnost evolucije?

[Justin Waters]

postoji i epigenetika. U kom smeru je priča?

Šta se time pokazuje? Parcijalna neadekvatnost evolucije?

Имају још три наставка, треба превести.

Колико ми је познато, епигенетичари не негирају еволуцију. Епигенетика представља важан механизам за разумјевање еволуције.

Истраживање иде у смјеру да се покаже да оне особине и испољавања за која се вјеровало да су предефинисана у ДНК, и да је на њих не могуће утицати, то је ипак могуће за вријеме живота, или бар у некој мјери да се поправи како би се смањио ризик да потомци насљеде исто. Дакле нема оно "онај има ген убице, онај има ген научника, онај има ген рака" већ се тежи томе показати да испољавања која људи чине, нису само ствар природе него и одгоја, утицаја околине итд..Зато постоје идеје да реверзно, како епигенетички маркери откривају одређене гене омогућујући да се у РНК ископира грешка која ће довести до неког малигног обољења, тако се надају пронаћи лијек који ће те епигенетичке маркере вратити на своје мјесто и излијечити рак рецимо без озбиљнијих посљедица по читав организам.

[Аурор]

Имају још три наставка, треба превести.

Ako vam je to zanimljivo, što da ne?

Колико ми је познато, епигенетичари не негирају еволуцију. Епигенетика представља важан механизам за разумјевање еволуције.

Znaš li da se od svih gena koje imamo (20k - 25k) izrazi kroz produkt svega 3%?

To je kompletno epigenetika u suštini.

Истраживање иде у смјеру да се покаже да оне особине и испољавања за која се вјеровало да су предефинисана у ДНК, и да је на њих не могуће утицати, то је ипак могуће за вријеме живота, или бар у некој мјери да се поправи како би се смањио ризик да потомци насљеде исто. Дакле нема оно "онај има ген убице, онај има ген научника, онај има ген рака" већ се тежи томе показати да испољавања која људи чине, нису само ствар природе него и одгоја, утицаја околине итд..

Sad je to stvar nasledna osnova vs nasledna determinacija.

Jako fino što si to pomenuo, to je česta miskoncepcija među genetičarima i u generalnoj populaciji.

Nisam neki zeitgeist revolucionar, a verujem da nisi ni ti, ali vidi ovo, ovo je to:

Зато постоје идеје да реверзно, како епигенетички маркери откривају одређене гене омогућујући да се у РНК ископира грешка која ће довести до неког малигног обољења, тако се надају пронаћи лијек који ће те епигенетичке маркере вратити на своје мјесто и излијечити рак рецимо без озбиљнијих посљедица по читав организам.

A jao, ne znam koliko je to izvodivo baš. :/

Možda pre nego što nastane rak, preventivno nešto, a i to nije baš izvodivo...

Možeš delovati na jednu ćeliju eventualno, ali ćelije raka se dele nenormalno brzo.

Jesi li čuo za bolesti kao što su Xeroderma pigmentosum ili Ataxia telangiectasia? Pa na kraju krajeva i karcinom obični, to je sve disfunkcija mehanizama za reparaciju usled npr. mutacije na genima za molekule koji učestvuju u reparaciji.

http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_repair

[Justin Waters]

Ako vam je to zanimljivo, što da ne?

Znaš li da se od svih gena koje imamo (20k - 25k) izrazi kroz produkt svega 3%?

To je kompletno epigenetika u suštini.

Sad je to stvar nasledna osnova vs nasledna determinacija.

Jako fino što si to pomenuo, to je česta miskoncepcija među genetičarima i u generalnoj populaciji.

Nisam neki zeitgeist revolucionar, a verujem da nisi ni ti, ali vidi ovo, ovo je to:

A jao, ne znam koliko je to izvodivo baš. :/

Možda pre nego što nastane rak, preventivno nešto, a i to nije baš izvodivo...

Možeš delovati na jednu ćeliju eventualno, ali ćelije raka se dele nenormalno brzo.

Jesi li čuo za bolesti kao što su Xeroderma pigmentosum ili Ataxia telangiectasia? Pa na kraju krajeva i karcinom obični, to je sve disfunkcija mehanizama za reparaciju usled npr. mutacije na genima za molekule koji učestvuju u reparaciji.

http://en.wikipedia....wiki/DNA_repair

Јако ми је занимљиво, зато сам кренуо у превођење.

Изрази се њих 3%. Али да ли је 3% детерминисана граница и нема шансе да више од 3% гена буде активирано, на рецимо 3,056% па да то има неке одређене ефекте. Не спорим грешке приликом копирања ДНК, али ако постоји испољавање формирања ћелија не само од основног "блупринт" шеме, игрешака већ утицајем епигенетичкох фактора, зашто би се то негирало?

Знам да зајтгајст покрет пропагира и епигенетику. Само што су они претјерали у многоме, и већ су догурали да тога да су прогласили апсолутну доказаност контроле ума над материјом, па према томе епигенетика им је изврсна подлога да пропагирају источњачке духовности. Неки просто не воле фармацеутске концерене, и сматрају да нама никад никакви лијекови не могу помоћи битно је само вратити се здравом животу у природи.

Али чињеница да епигенетика постоји и да има све више научних открића који је учвршћују, не значи да треба да постанемо шамани, али свакако је добро знати да си одговоран за свој живот, ако не онда свој, онда и за живот твојих потомака.

[Justin Waters]

Зашто твоја ДНК није твоја судбина

(2/4)

Епигенетика доноси обоје, добре и лоше вијести. Прво лоше:постоје докази да избор животног стила и једење превише може изазвати промјене епигенетичког маркера на врху наше ДНА на начин да узрокује гене за гојазност да се изразе превише јако и гене за дуговјечност да се изразе слабо. Ми сви знамо да можемо оштетити сопствени живот са пушењем или преједањем, али постаје јасно да ови лоши манири могу такођер предиспозирати нашу дјецу – прије него их замислимо – да се разболе и рано умру.

Добре вијести: научници су научили манипулисати епигенетичким маркерима у лабораторији, што значи да развијају лијекове који третирају болест просто утишавањем лоших гена и покретањем добрих. У 2004, администрација за храну и лијекове (ФДА) одобрила је епгенетичке лијекове по први пут. Азацитидин је кориштен да се третирају пацијенти са МДС синдромом, група ријетких и смртоносних малигних обољења . Лијекови користе епигенетичке маркере до позове боље гене у крвним ћелијама које су постале превише изражене. Према Целген корп. – Самит, Њу Џерси, компанија која производи азацитидине – људи којима је дата дијагноза озбиљног МДС синдрома, живе просјечно двије године на азацитидину; они који узимају конвенционалне лијекове живе само 15 мјесеци.

Од 2004.г, ФДА је одобрила три друга епигенетичка лијека за које се сматра да раде најмање у дијелу стимулације притискања туморних гена чиме се болест утишавала. Велика нада надолазећих епигенетичких истраживања је да са притиском на бихоемијски прекидач, можемо рећи генима који играју улогу у многим обољењима – укључујући рак, шизофренију, аутизам, алцахјмерову болест, дијабетес и многе друге болести . да остану скривени. Могли би смо, најзад, имати карту да играмо против Дарвина.

Занимљива ствар је, научници су знали за епигенетичке маркере још од 1970. Али све до касних 90-тих, епигенетички феномени су били третирани као секундарни од важности за главни догађај, ДНК. Засигурно, епигенетички маркери су подразумјевани важним: поред свега, ћелије у нашем мозгу и ћелије нашег бубрега садрже потпуно исту ДНК, и научници су дуго знали да ћелије у развоју могу да се разликују само ако су кључни епигенетички процеси укључили или искључили праве гене у материци.

Још недавно, међутим, истраживачи су почели да схватају да епигенетика такођер помаже у објашњавању научне мистерије коју традиционална генетика никад није могла: за примјер, зашто један члан пара идентичних близанца може да развије биполарни поремећај или астму чак и ако је други сасвим уреду. Или зашто аутизам погађа дјечаке 4 пута више него дјевојчице. Или зашто екстремне промјене режима исхране током краћег периода у Норботену могу да одведу до екстремних промјена у дуговјечности. У овим случајевиам, гени могу бити исти, али њихова шема изражавања је јасно била намјештана. Биолози нуде ову аналогију као објашњење: Ако је геном хардвер, онда је епигеном његов софтвер. „Ја могу да учитам Виндовс, ако хоћу, или на мој Мек,“ каже Џозеф Екер биолог са Солк Института и водећи епигенетички научник. „Имаћеш исти чип, исти геном, али различит софтвер. И излазни продукт је различит тип ћелије.“

Како направити бољег миша

Као значајна како звучи епигенетика, хемија једног њеног механизма је прилично једноставна. Дарвин нас је учио да треба много генерација да геноме еволуира, али истраживачи су пронашли да је потребно додати метил групу за промјену епигенома. Метил група је основна јединица у органској хемији: један атом угљеника прикачен на три атома водоника. Када се метил група прикачи на специфично мјесто на гену – процес који се зове ДНК метилација – може промјенути изражавање гена, укључујући их и искључујући, одбацујући их или их чинећи изражајнијим.

Важност ДНК метилације у мијењању физичких карактеристика једног организма било је предложено 1970.тих, још нико није све до 2003 експериментисао са ДНК метилацијом прилично драматично као онкологист Ранди Јиртл са Дук Универзитета и један од његових постдокторских студената, Робер Вотерланд. Те године, они су покренули један елегантан експеримент на мишевима са посебно регулисаним агути генима -ген који даје мишу жућкаст покривач коже, и склоност ка дијабетесу и гојазности када је изражено стално. Јиртлов тим је хранио једну групу трудних агути мишева исхраном богатом Б витаминима (фолна киселина и витамин Б12). Другу група идентичних трудних агути мишева није добијала никакву пренаталну исхрану.

Б витамини су се понашали као метил донатори:изазвали су метил групе да се прикаче много учесталије на агути гене у материци, покрећући њихово изражавање. И тако без генетичке промјене структуре ДНК миша – просто додајући Б витамин – Јиртл и Вотерланд су добили агути мишеве да производе здраве браон потомке који су били нормални у тежини и не склони дијабетесу.

Наставиће се...