Genetická informácia je uložená v jadre každej bunky a podľa jej inštrukcií sa daný organizmus vyvíja. Aktivita mnohých génov je však ovplyvnená aj faktormi, ktoré nazývame epigenetické (grécka predpona epi- má význam „nad“).
Zmeny v týchto faktoroch môžu zohrávať kľúčovú úlohu pri vývine rôznych ochorení, a preto sa im v posledných rokoch venuje veľká pozornosť. Ich štúdiom sa zaoberá epigenetika.
Včelia kráľovná
Vedný odbor epigenetika študuje dedičné zmeny v expresii (aktivite) génov
(aktívne verzus neaktívne gény), ktoré sú nezávislé od sekvencie DNA. Zjednodušene by sme mohli povedať, že napriek tomu, že dvaja jedinci majú pre určitý znak rovnaký gén, u jedného sa daný gén realizuje, zatiaľ čo u druhého je tento gén vypnutý.
Slovo odborníka
Doc. RNDr. Andrea Ševčovičová, PhD.
Pracuje na Katedre genetiky Univerzity Komenského, publikovala množstvo odborných štúdií z oblasti genetiky.
Foto: Archív A. Š.
V prírode je známych mnoho príkladov takejto epigenetickej regulácie. Jedným z nich je napríklad vývin včelej kráľovnej, ktorá má gény rovnaké ako robotnica, napriek tomu sa od robotnice zásadne líši v mnohých znakoch.
Vonkajším faktorom, ktorý spúšťa vývin včelej kráľovnej, je strava. Z lariev včiel kŕmených obyčajnou stravou sa vyvíjajú robotnice. Ak sa však larva kŕmi špeciálnou potravou – materskou kašičkou, dochádza k preprogramovaniu genómu a vyvíja sa včelia kráľovná.
Výskumy potvrdili, že materská kašička obsahuje látky, ktoré sú donormi metylových skupín (o ich úlohe si povieme neskôr).
Zmeny aj v dospelosti
Epigenetické zmeny sú dôležité pre vývin a diferenciáciu rôznych typov buniek aj u človeka. Stačí, keď si uvedomíme, že väčšina buniek ľudského tela má rovnaký súbor génov (t. j. rovnakú sekvenciu DNA), napriek tomu sú bunky ľudského tela odlišné.
Ako je možné, že bunka srdca sa líši od nervovej bunky? Môžu za to práve epigenetické zmeny, ktoré v príslušnej bunke zapínajú gény potrebné pre jej funkciu a vypínajú tie, ktoré bunka nepotrebuje.
Pôvodne sa predpokladalo, že takéto epigenetické zmeny môžu vznikať len počas prenatálneho vývinu. Neskôr sa však zistilo, že k takýmto zmenám môže dochádzať aj u dospelých jedincov, čo vyvolá kaskádu zmien v bunke, ktorá môže viesť až k rozvoju závažného ochorenia, akým je rakovina.
V posledných rokoch pribúdajú dôkazy, že epigenetické zmeny môžu byť spôsobené aj vonkajšími faktormi (akými sú strava, alkohol, liečivá a pod.) alebo súvisia so starnutím a sú tiež sprievodným znakom mnohých ochorení, akými sú rakovina, neurodegeneratívne a autoimunitné ochorenia a mnohé iné.
Prečítajte si tiež:
Prečo sa články o nakopnutí metabolizmu mýlia?
Čo vypína gény?
Mechanizmov, ktoré umožňujú epigenetické zapnutie alebo vypnutie génov, je niekoľko a intenzívne sa študujú. Najznámejšími sú chemická modifikácia DNA, tzv. metylácia (pridanie metylovej skupiny na dusíkatú bázu cytozín), alebo štruktúrne modifikácie histónov – proteínov, okolo ktorých je DNA v bunkovom jadre zbalená.
Tieto modifikácie spôsobia štruktúrne zmeny, ktoré zabránia, aby sa gén v danej oblasti DNA prepisoval (realizoval).
Dobrým modelom na štúdium epigenetických zmien spôsobených prostredím sú geneticky identické dvojčatá. Pozornosť vedcov zaujalo, že nie sú rovnako náchylné na rôzne ochorenia, čo by mohlo potvrdzovať fakt, že za túto rozdielnu náchylnosť by mohli byť zodpovedné epigenetické zmeny získané počas života.
Zistilo sa, že dvojčatá v útlom veku majú porovnateľné množstvá metylovanej DNA aj modifikovaných histónov, avšak u starších dvojčiat sa zistili významné rozdiely. Predpokladá sa práve prepojenie týchto zmien s predispozíciou a rozvojom závažných ochorení.
Veľkým prekvapením bolo aj zistenie, že epigenetické zmeny sa môžu prenášať z generácie na generáciu, a teda aj jedinci, ktorí neboli priamo ovplyvnení niektorým z epigenetických faktorov, môžu vykazovať rovnaké zmeny ako jedinci ovplyvnení priamo.
Ak napríklad došlo k epigenetickej zmene jedinca počas skorého embryonálneho štádia, keď sa u dievčat tvoria zárodočné bunky, dochádza k zmene aj na úrovni týchto buniek.
To znamená, že aj potomkovia takéhoto dieťaťa môžu vykazovať rovnakú zmenu fenotypu, čo môže mať pre potomka dlhotrvajúce následky z hľadiska jeho fyziologického a psychického zdravia.
Prečítajte si tiež:
Ako vyzerá svet ak sa naň pozeráte cez choré oči?
Holandská zima
Jedným zo vzácnych prípadov, vďaka ktorému vieme overiť platnosť týchto zistení, je holandská zima hladu (september 1944 – apríl 1945), počas ktorej boli ľudia v závere druhej svetovej vojny vystavení hladovaniu už pred narodením.
Oficiálne denné dávky v Amsterdame sa z 1800 kcal znížili až na 400 – 800 kcal. Štúdie ukázali, že deti narodené počas obdobia hladu mali v dospelosti zvýšený výskyt koronárnej choroby srdca, obezity a schizofrénie v porovnaní s ostatnou populáciou.
Zistilo sa, že u sledovaných jedincov došlo napríklad k zníženej metylácii génu pre inzulínu podobný rastový faktor, čo znamená nižšiu aktivitu tohto génu (a spomínané zdravotné následky) v porovnaní s vrstovníkmi, ktorých matky toto hladové obdobie počas tehotenstva nezažili.
Tvrdenie „sme to, čo jeme“ nadobúda vo svetle súčasných poznatkov ešte väčší význam. Je dôležité uvedomiť si, že svoje zdravie, ako aj zdravie našich potomkov máme vo vlastných rukách.
Autor: Doc. RNDr. Andrea Ševčovičová, PhD
