Změny ve vašem genomu v průběhu generací

Všichni víme, že informace se předávají z generace na generaci prostřednictvím genů. Ale co další typ negenové změny ve vaší DNA, nazývaný epigenetika?

Doslova znamenají „nad geny“, epigenetické změny jsou chemické modifikace vaší DNA, které fungují jako „zapnuto / vypnuto“ přepínače genů, mění expresi genů, aniž by se přímo změnil kód genu. Gen je vypnut, když je modifikace připojena, a opět zapnut, když je modifikace odstraněna. Nejrozšířenější modifikací je methylace DNA, kde se k DNA přidá malá methylová skupina (CH3).

Epigenetické změny jsou reverzibilní a mohou být snadno změněny prostředím. Záznam epigenetických změn v celém genomu se nazývá epigenom. Důležité je, že epigenom lze předávat po celé generace, což ovlivňuje dětské vlastnosti změnou genové exprese bez změny kódu DNA.

Přestože vaše zdraví závisí na genech a epigenomech, s nimiž jste se narodili, stále máte kontrolu nad účinky svého životního stylu. Jak tedy ovlivňují vaše aktivity a volby životního stylu váš epigenom a jak tyto změny ovlivňují budoucí generace?

Epigenetika a její vztah ke zdraví

Vše, co děláte, ovlivňuje váš epigenom, od vašeho prostředí a spících návyků až po stravu a cvičení. Epigenetika také hraje důležitou roli v nemoci, zejména rakovině, takže je důležité pochopit, jak změnit epigenom.

Epigenetické modifikace mohou ovlivnit mnoho aspektů, včetně těch, které můžete (zelené) a nemůžete (červené) změnit. Zdroj: Živiny.

Má se za to, že sloučeniny v určitých potravinách chrání před rakovinou ovlivněním epigenetických modifikací. Zvýšená methylace určitých oblastí DNA, nazývaných promotory genů, vypíná geny.

Omega 3 mastné kyseliny EPA a DHA (nalezené v rybím oleji) jsou protizánětlivé, protože vypínají expresi zánětlivého enzymu (COX-2) methylací jeho promotoru. Je známo, že polyfenoly (nalezené v zeleném čaji, kávě, červeném víně, ovoci a zelenině) zapínají určité geny přímou demetylací nebo inhibicí methylačních enzymů. Kyselina listová (nalezená v tmavých listových zeleninách nebo odebraná jako doplněk) je přeměněna na důležitého dárce methyl, který pak může methylovat DNA. Příjem folátu je spojen s vyšší methylací specifického genu růstového faktoru (IGF2), který vypíná růstový faktor a může pomoci zabránit rakovině, jako je kolorektální rakovina.

Ne všechny dietní volby však mají pozitivní epigenetické účinky. Konzumace alkoholu je spojena se škodlivými epigenetickými změnami a několika rakovinami. Různé geny byly vypnuty pomocí zvýšené methylace promotoru u pacientů s rakovinou tlustého střeva a konečníku, kteří pil těžce ve srovnání s těmi, kteří pil málo nebo žádný alkohol. Geny zapojené do dvou regulačních drah (MGMT a WNT) byly vypnuty pomocí zvýšené methylace promotoru u pacientů s rakovinou hlavy a krku, kteří pili versus nondrinkery.

I když je cvičení známé pro celou řadu prospěšných účinků na zdraví, bylo také spojeno se změnou methylace DNA.

Šest měsíců aerobního cvičení způsobilo změny methylace DNA ve svalových a tukových tkáních, které přímo ovlivnily tvorbu a ukládání tuku. Cvičení u sedavých mladých lidí ukázalo sníženou methylaci ve svalu nohou (obrovský lateralis) u některých promotorů genů zapojených do metabolismu (PGC-1a, PDK4 a PPAR-δ), což příznivě zvýšilo metabolismus.

Epigenetické účinky cvičení byly studovány u 23 zdravých mladých dospělých. Během tří měsíců účastníci cvičili jednu nohu na kole a odpočívali druhou nohu, přičemž každý účastník jednal jako vlastní kontrola. Zvýšená nebo snížená methylace byla při cvičení pozorována na více než 5 000 místech genomu buněk svalu nohy. Většina postižených genů se podílela na zánětu, energetickém metabolismu a inzulínové reakci s epigenetickými změnami vedoucími ke zdravějším svalům.

U rakoviny je běžně pozorována změněná methylace DNA. Cvičení bylo navrženo tak, aby poskytovalo ochranné protirakovinné účinky zapnutím „on“ nádorových supresorových genů prostřednictvím snížení methylace. Složitost měření samostatně hlášených cvičení od malých skupin lidí a odlišných výsledků z různých studií však neumožňuje dospět k pevnějším závěrům.

To, co si vyberete pro svůj vlastní životní styl, ovlivní váš epigenom jen částečně - některé modifikace mohly být přidány dříve, než jste se narodili.

Epigenetická dědičnost

Váš epigenome není zcela váš vlastní - zdědili jste některé epigenetické markery od svých rodičů, prarodičů a dále. To znamená, že životní styl a zkušenosti vašich předků ovlivnily váš epigenom a vy zase budete formovat epigenom svých dětí.

Epigenetické změny mohou být dědičné, jsou předávány generacemi. Když je žena těhotná, její životní styl je přímo ovlivněn třemi generacemi: 1) sama, 2) její dítě a 3) její vnoučata (prostřednictvím vajíček nebo spermií svého dítěte).

Životní styl a prostředí těhotné matky může přímo ovlivnit tři generace současně. Zdroj: learn.genetics.utah.edu

Epigenetika je zvláště důležitá během dvou klíčových období: „kritická okna“ v raném vývoji a „dietní přechody“ u dospělých, jako je chronické přejídání, dieta s vysokým obsahem tuků nebo chronické kalorické omezení.

Výživa matek byla spojena s epigenetickými změnami u jejich dětí. Samotná strava byla použita k ovlivnění vzhledu, dlouhověkosti a náchylnosti myší k chorobám. Těhotné myši Agouti, známé svými zlatými plášti, obezitou a vyšší náchylností k rakovině a cukrovce, byly krmeny potravinami bohatými na dárce methylu, jako jsou cibule, česnek a řepa. Přestože škodlivý gen aguti byl předáván z matky na dítě, zvýšená methylace genu ze stravy bohaté na methyl obsahovala gen „vypnout“, čímž se vytvořily děti, které byly hnědé, štíhlé, déle žily a byly méně citlivé na rakovinu a diabetes. . Doplnění výživy matek dárci methylu, jako je folát, původně určené k prevenci defektů mozku a páteře, může také během vývoje embrya změnit regulaci epigenetického genu.

Strava bohatá na dárce methylu (folát, cholín a vitamín B12) konzumovaná během těhotenství vypnula škodlivý gen přenášený z matky (žlutá, levá) na dítě (hnědá, pravá). Zdroj: Discovermagazine.com

Ačkoli pravidelné mírné cvičení během těhotenství je považováno za prospěšné pro matku i dítě, existuje jen malý výzkum epigenetických změn vyvolaných mateřským cvičením. Lepší kardiovaskulární zdraví (snížená srdeční frekvence plodu a zvýšený objem cévní mozkové příhody) bylo pozorováno u dětí ve 36 týdnech těhotenství u těhotných žen, které pravidelně cvičí. Myši narozené matkám, které dobrovolně běžely na kole, zvýšily tvorbu neuronů ve specifické části mozku (hippocampus). Zlepšená regulace cukru a citlivost na inzulín byly pozorovány u potkanů, jejichž matky běžely na kole dobrovolně před početí a během období páření. Těhotenské cvičení může také snížit riziko rozvoje nemocí, jako je cukrovka a kardiovaskulární onemocnění u svých dětí jako dospělých.

Můžete se dozvědět o svém epigenomu pomocí testování DNA?

Genetické testování může odhalit, jaké geny nesete a jak ovlivňují vaše zdraví a vlastnosti, ale neříká vám nic o vašem epigenomu. Protože methylace je reverzibilní, je obtížné studovat methylaci DNA. Ačkoli v laboratoři existují způsoby, jak v laboratoři detekovat methylaci DNA, tato věda se dosud do pacientů příliš nepřenášela.

K dispozici je několik klinických testů k detekci rakoviny identifikováním jedinečných epigenetických markerů rakovinné buňky. Společnost Epigenomics nabízí „minimálně invazivní krevní testy“, které mohou detekovat buď kolorektální karcinom nebo rakovinu plic v krvi. Jiný epigenetický test, nazvaný EPICUP, může určit typ primárního nádoru způsobujícího metastázy u pacienta s rakovinou.

Další společnost Episona má k dispozici jediný test epigenetické plodnosti pro spermie.

S rostoucí popularitou genetického testování, zejména souprav pro přímé spotřebitele, je jen otázkou času, než budou k dispozici soupravy pro přímé epigenetické testování pro spotřebitele.

Původně zveřejněno na www.geneticsdigest.com 15. prosince 2018.