"Hayot uchun asosiy narsa - o'lim": epigenetik Sergey Kiselyov bilan suhbat

2024 Muallif: Malcolm Clapton | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 04:14

Sichqoncha, umrni uzaytirish va atrof-muhitning bizning genomimizga va insoniyat kelajagiga ta'siri haqida.

Sergey Kiselev - biologiya fanlari doktori, professor va Rossiya Fanlar akademiyasi Vavilov nomidagi Umumiy genetika instituti epigenetika laboratoriyasi mudiri. Ommaviy ma'ruzalarida u genlar, ildiz hujayralari, epigenetik meros mexanizmlari va kelajak biotibbiyoti haqida gapiradi.

Layfxaker Sergey bilan suhbatlashdi va atrof-muhit bizga va genomimizga qanday ta'sir qilishini bilib oldi. Shuningdek, biz tabiat tomonidan bizga qanday biologik yosh belgilanishini, bu insoniyat uchun nimani anglatishini va epigenetika yordamida kelajagimiz haqida bashorat qilishimiz mumkinligini bilib oldik.

Epigenetika va uning bizga ta'siri haqida

Genetika nima?

Dastlab genetika 19-asrda Gregor Mendel tomonidan no'xat etishtirish edi. U urug'larni o'rganib chiqdi va irsiyat, masalan, ularning rangi yoki ajinlariga qanday ta'sir qilishini tushunishga harakat qildi.

Bundan tashqari, olimlar nafaqat bu no'xatlarga tashqi tomondan qarashni boshladilar, balki ichkariga ham kirishdi. Va ma'lum bo'ldiki, u yoki bu belgining merosi va namoyon bo'lishi hujayra yadrosi, xususan, xromosomalar bilan bog'liq. Keyin biz xromosoma ichiga yanada chuqurroq nazar tashladik va unda dezoksiribonuklein kislotaning uzun molekulasi - DNK borligini ko'rdik.

Keyin biz genetik ma'lumotni tashuvchi DNK molekulasi ekanligini taxmin qildik (va keyinroq isbotladik). Va keyin ular genlar ushbu DNK molekulasida ma'lum bir matn shaklida kodlanganligini tushunishdi, bu ma'lumot irsiy birliklari. Biz ular nimadan iboratligini va turli xil oqsillarni qanday kodlashini bilib oldik.

Keyin bu fan tug'ildi. Ya'ni, genetika avlodlar qatorida ma'lum xususiyatlarning meros bo'lib o'tishidir.

- Epigenetika nima? Va tabiatning tuzilishini tushunish uchun faqat genetika etarli emas degan xulosaga qanday keldik?

Biz hujayra ichiga ko'tarilib, genlar DNK molekulasi bilan bog'langanligini angladik, u xromosomalarning bir qismi sifatida bo'linuvchi hujayralarga kiradi va meros bo'lib qoladi. Axir, odam 46 ta xromosoma bo'lgan bitta hujayradan paydo bo'ladi.

Zigota bo'linishni boshlaydi va to'qqiz oydan keyin to'satdan bir xil xromosomalar mavjud bo'lgan butun bir odam paydo bo'ladi. Bundan tashqari, ular har bir hujayrada bo'ladi, ulardan kattalar tanasida 10 ga yaqin.¹⁴… Va bu xromosomalar asl hujayradagi genlarga ega.

Ya'ni, asl hujayra - zigota ma'lum bir ko'rinishga ega bo'lib, ikki hujayraga bo'linishga muvaffaq bo'ldi, keyin buni yana bir necha marta qildi, keyin esa tashqi ko'rinishi o'zgardi. Voyaga etgan odam ko'p hujayrali hujayralardan tashkil topgan ko'p hujayrali organizmdir. Ikkinchisi biz matolar deb ataydigan jamoalarga birlashtirilgan. Va ular, o'z navbatida, organlarni hosil qiladi, ularning har biri alohida funktsiyalar to'plamiga ega.

Bu jamoalardagi hujayralar ham har xil va turli vazifalarni bajaradi. Masalan, qon hujayralari soch, teri yoki jigar hujayralaridan tubdan farq qiladi. Va ular doimo bo'linib turadilar - masalan, tajovuzkor muhitning ta'siri yoki tananing oddiygina to'qimalarni yangilash zarurati tufayli. Misol uchun, butun hayotimiz davomida biz 300 kg epidermisni yo'qotamiz - terimiz shunchaki siljiydi.

Va ta'mirlash vaqtida ichak hujayralari ichak hujayralari bo'lib qoladi. Va teri hujayralari teri hujayralaridir.

Soch follikulasini tashkil etuvchi va soch o'sishiga sabab bo'lgan hujayralar birdan qon oqadigan bosh yarasiga aylanmaydi. Hujayra aqldan ozib, "men endi qonman" deb aytolmaydi.

Ammo ulardagi genetik ma'lumotlar hali ham asl hujayradagi - zigotadagi kabi. Ya'ni, ularning barchasi genetik jihatdan bir xil, ammo ular har xil ko'rinishga ega va turli funktsiyalarni bajaradilar. Va ularning bu xilma-xilligi kattalar organizmida ham meros bo'lib o'tadi.

Genetikadan yuqori yoki undan tashqarida bo'lgan bunday irsiy, supragenetik epigenetika deb atala boshlandi. "Epi" prefiksi "chiqib, yuqorida, ko'proq" degan ma'noni anglatadi.

Epigenetik mexanizmlar qanday ko'rinishga ega?

Epigenetik mexanizmlarning har xil turlari mavjud - men ikkita asosiy haqida gapiraman. Ammo boshqalar ham bor, ulardan kam emas.

Birinchisi, hujayra bo'linishi paytida xromosoma to'plamining meros standarti.

U to'rtta harf bilan kodlangan nukleotidlar ketma-ketligidan tashkil topgan genetik matnning ayrim qismlarini o'qishni ta'minlaydi. Va har bir hujayrada bu harflardan iborat ikki metrli DNK zanjiri mavjud. Ammo muammo shundaki, uni hal qilish qiyin.

O'ziga xos tuzilishga o'ralgan oddiy ikki metrli ingichka ipni oling. Qaysi fragment qaerda joylashganligini aniqlay olmaymiz. Siz buni shunday hal qilishingiz mumkin: ipni g'altaklarga o'rang va ularni bir-birining ustiga bo'shliqlarga qo'ying. Shunday qilib, bu uzun ip ixcham bo'ladi va biz uning qaysi qismi qaysi g'altakda ekanligini aniq bilib olamiz.

Bu genetik matnni xromosomalarda qadoqlash tamoyilidir.

Va agar biz kerakli genetik matnga kirishimiz kerak bo'lsa, biz shunchaki bobinni biroz bo'shatishimiz mumkin. Ipning o'zi o'zgarmaydi. Ammo u ixtisoslashgan hujayraga ma'lum genetik ma'lumotlarga kirish imkoniyatini beradigan tarzda o'ralgan va yotqizilgan, bu esa, odatda, bobin yuzasida.

Agar hujayra qon vazifasini bajarsa, u holda ip va rulonlarni yotqizish bir xil bo'ladi. Va, masalan, butunlay boshqa funktsiyani bajaradigan jigar hujayralari uchun uslublar o'zgaradi. Va bularning barchasi bir qator hujayra bo'linishlarida meros bo'lib o'tadi.

Yana bir yaxshi o'rganilgan epigenetik mexanizm - bu DNK metilatsiyasi. Aytganimdek, DNK - bu ikki metrga yaqin uzunlikdagi polimer ketma-ketligi bo'lib, unda to'rtta nukleotid turli kombinatsiyalarda takrorlanadi. Va ularning turli ketma-ketligi qandaydir proteinni kodlay oladigan genni aniqlaydi.

Bu genetik matnning mazmunli qismidir. Va bir qator genlarning ishidan hujayraning funktsiyasi shakllanadi. Masalan, siz jun ipni olishingiz mumkin - undan juda ko'p tuklar chiqib ketadi. Va bu joylarda metil guruhlari joylashgan. Chiqib ketgan metil guruhi sintez fermentlarining biriktirilishiga yo'l qo'ymaydi va bu DNK mintaqasini kamroq o'qilishiga olib keladi.

Keling, “qabul qilish uchun rahm-shafqat qila olmaysiz” iborasini olaylik. Bizda uchta so'z bor - va ular orasidagi vergullarning joylashishiga qarab, ma'no o'zgaradi. Xuddi shu narsa genetik matn bilan, faqat so'zlar o'rniga - genlar. Va ularning ma'nosini tushunish usullaridan biri - ularni ma'lum bir tarzda kangalda o'rash yoki metil guruhlarini to'g'ri joylarga joylashtirishdir. Misol uchun, agar "bajarish" bobinlarning ichida bo'lsa va "afv" tashqarida bo'lsa, hujayra faqat "rahm qil" ma'nosini ishlata oladi.

Va agar ip boshqacha o'ralgan bo'lsa va "bajarish" so'zi tepada bo'lsa, unda qatl bo'ladi. Hujayra bu ma'lumotni o'qiydi va o'zini yo'q qiladi.

Hujayrada shunday o'z-o'zini yo'q qilish dasturlari mavjud va ular hayot uchun juda muhimdir.

Bundan tashqari, bir qator epigenetik mexanizmlar mavjud, ammo ularning umumiy ma'nosi genetik matnni to'g'ri o'qish uchun tinish belgilarini qo'yishdir. Ya'ni, DNK ketma-ketligi, genetik matnning o'zi bir xil bo'lib qoladi. Ammo DNKda nukleotidlarni o'zgartirmasdan sintaksis belgisini yaratadigan qo'shimcha kimyoviy modifikatsiyalar paydo bo'ladi. Ikkinchisi shunchaki bir oz boshqacha metil guruhiga ega bo'ladi, natijada olingan geometriya natijasida ipning yon tomoniga yopishadi.

Natijada, tinish belgisi paydo bo'ladi: "Sizni qatl qilib bo'lmaydi, (biz duduqlanamiz, chunki bu erda metil guruhi mavjud) rahm-shafqat qiling." Shunday qilib, xuddi shu genetik matnning yana bir ma'nosi paydo bo'ldi.

Xulosa shu. Epigenetik meros - bu genetik matnning ketma-ketligi bilan bog'liq bo'lmagan meros turi.

Taxminan gapiradigan bo'lsak, epigenetika genetikaga nisbatan yuqori tuzilmami?

Bu, albatta, yuqori tuzilma emas. Genetika mustahkam asosdir, chunki organizmning DNKsi o'zgarmasdir. Ammo hujayra tosh kabi mavjud bo'lolmaydi. Hayot o'z muhitiga moslashishi kerak. Shuning uchun epigenetika qattiq va aniq genetik kod (genom) va tashqi muhit o'rtasidagi interfeysdir.

Bu o'zgarmagan irsiy genomning tashqi muhitga moslashishiga imkon beradi. Bundan tashqari, ikkinchisi nafaqat tanamizni o'rab turgan narsa, balki ichimizdagi boshqa hujayra uchun har bir qo'shni hujayradir.

Tabiatda epigenetik ta'sirga misol bormi? Amalda qanday ko'rinadi?

Sichqonlarning qatori bor - agouti. Ular och qizil-pushti palto rangi bilan ajralib turadi. Shuningdek, bu hayvonlar juda baxtsiz: ular tug'ilishdan boshlab diabet bilan kasallana boshlaydilar, semirib ketish xavfi ortadi, onkologik kasalliklarni erta rivojlantiradilar va ular uzoq umr ko'rmaydilar. Buning sababi, ma'lum bir genetik elementning "agouti" geni mintaqasiga kiritilganligi va bunday fenotipni yaratganligi.

Va 2000-yillarning boshida amerikalik olim Rendi Girtl ushbu sichqonlar qatorida qiziqarli tajriba o'tkazdi. U ularni metil guruhlariga boy o'simlik ovqatlari, ya'ni foliy kislotasi va B vitaminlari bilan oziqlantirishni boshladi.

Natijada, ma'lum vitaminlarga boy dietada o'stirilgan sichqonlarning avlodlari, palto oq rangga aylandi. Va ularning vazni normal holatga qaytdi, ular diabetdan azob chekishni to'xtatdilar va saraton kasalligidan erta vafot etdilar.

Va ularning tiklanishi qanday edi? Aguti genining gipermetilatsiyasi bo'lganligi, bu ularning ota-onalarida salbiy fenotipning paydo bo'lishiga olib keldi. Ma'lum bo'lishicha, buni tashqi muhitni o'zgartirish orqali tuzatish mumkin edi.

Va agar kelajakdagi nasllar bir xil parhezda qo'llab-quvvatlansa, ular bir xil oq, baxtli va sog'lom bo'lib qoladilar.

Rendi Girtl aytganidek, bu bizning genlarimiz taqdir emasligi va biz ularni qandaydir tarzda boshqarishimiz mumkinligiga misoldir. Ammo qanchalar hali ham katta savol. Ayniqsa, odam haqida gap ketganda.

Atrof-muhitning odamlarga bunday epigenetik ta'siriga misollar bormi?

Eng mashhur misollardan biri 1944-1945 yillarda Niderlandiyada bo'lgan ocharchilikdir. Bu fashistik bosqinning oxirgi kunlari edi. Keyin Germaniya bir oy davomida barcha oziq-ovqat etkazib berish yo'llarini to'xtatdi va o'n minglab gollandlar ochlikdan vafot etdi. Ammo hayot davom etdi - ba'zi odamlar hali ham o'sha davrda homilador bo'lishdi.

Va ularning barchasi semirib ketishdan aziyat chekishgan, semirishga moyil bo'lgan, qandli diabet va umr ko'rish davomiyligini qisqartirgan. Ular juda o'xshash epigenetik o'zgarishlarga ega edi. Ya'ni, ularning genlarining ishiga tashqi sharoitlar, ya'ni ota-onalardagi qisqa muddatli ochlik ta'sir ko'rsatdi.

Epigenomimizga yana qanday tashqi omillar shunday ta'sir qilishi mumkin?

Ha, hamma narsa ta'sir qiladi: yeyilgan non yoki bir bo'lak apelsin, dudlangan sigaret va sharob. Bu qanday ishlaydi - boshqa masala.

Sichqoncha bilan bu juda oddiy. Ayniqsa, ularning mutatsiyalari ma'lum bo'lsa. Odamlarni o'rganish ancha qiyin va tadqiqot ma'lumotlari kamroq ishonchli. Ammo hali ham ba'zi korrelyatsiya tadqiqotlari mavjud.

Masalan, Xolokost qurbonlarining 40 nevarasida DNK metilatsiyasini o'rgangan tadqiqot bor edi. Va olimlar o'zlarining genetik kodlarida stressli holatlar uchun mas'ul bo'lgan genlar bilan bog'liq bo'lgan turli hududlarni aniqladilar.

Ammo yana, bu nazorat ostidagi tajriba emas, balki juda kichik namunadagi korrelyatsiya bo'lib, biz biror narsa qildik va ma'lum natijalarga erishdik. Biroq, bu yana ko'rsatadi: biz bilan sodir bo'lgan hamma narsa bizga ta'sir qiladi.

Va agar siz o'zingizga g'amxo'rlik qilsangiz, ayniqsa yoshligingizda, tashqi muhitning salbiy ta'sirini minimallashtirishingiz mumkin.

Tana pasayishni boshlaganda, u yomonroq bo'ladi. Garchi bitta nashrda bu mumkinligi aytilgan va bu holda biz bu haqda biror narsa qilishimiz mumkin.

Insonning turmush tarzidagi o'zgarish unga va uning avlodlariga ta'sir qiladimi?

Ha, va buning uchun juda ko'p dalillar mavjud. Bu hammamiz. Yetti milliard odam ekanligimiz dalil. Masalan, oziq-ovqatning umuman arzonlashgani tufayli so‘nggi 40 yil ichida inson umrining davomiyligi va uning soni 50 foizga oshdi. Bular epigenetik omillar.

Oldinroq Gollandiyadagi xolokost va ocharchilikning salbiy oqibatlari haqida gapirgan edingiz. Va epigenomga qanday ijobiy ta'sir ko'rsatadi? Standart maslahat - dietani muvozanatlash, spirtli ichimliklarni tashlash va hokazo? Yoki boshqa narsa bormi?

Bilmayman. Oziqlanishning nomutanosibligi nimani anglatadi? Balansli ovqatlanishni kim o'ylab topdi? Hozirgi vaqtda epigenetikada salbiy rol o'ynaydigan narsa ortiqcha ovqatlanishdir. Biz ortiqcha ovqatlanamiz va semirib ketamiz. Bunday holda, biz oziq-ovqatning 50% ni axlatga tashlaymiz. Bu katta muammo. Oziqlanish balansi esa faqat savdo xususiyatidir. Bu tijorat o'rdak.

Hayotni uzaytirish, terapiya va insoniyat kelajagi

Insonning kelajagini bashorat qilish uchun epigenetikadan foydalana olamizmi?

Biz kelajak haqida gapira olmaymiz, chunki biz hozirni ham bilmaymiz. Va bashorat qilish suvda taxmin qilish bilan bir xil. Hatto qahva maydonchasida ham emas.

Har bir insonning o'ziga xos epigenetikasi bor. Ammo, masalan, umr ko'rish davomiyligi haqida gapiradigan bo'lsak, unda umumiy naqshlar mavjud. Men ta'kidlayman - bugungi kun uchun. Chunki dastlab biz irsiy belgilar no‘xatda, keyin xromosomalarda, oxirida esa DNKda ko‘milgan deb o‘ylagan edik. Ma'lum bo'lishicha, aslida DNKda emas, balki xromosomalarda. Va endi biz hatto epigenetikani hisobga olgan holda ko'p hujayrali organizm darajasida belgilar allaqachon no'xatga ko'milganligini aytishni boshlaymiz.

Bilim doimiy ravishda yangilanadi.

Bugungi kunda epigenetik soat kabi narsa mavjud. Ya'ni, biz insonning o'rtacha biologik yoshini hisoblab chiqdik. Ammo ular bugungi kunda biz uchun zamonaviy odamlarning namunasiga amal qilishdi.

Agar kechagi odamni - 100-200 yil oldin yashagan odamni oladigan bo'lsak, u uchun bu epigenetik soat butunlay boshqacha bo'lib chiqishi mumkin. Lekin bu odamlar endi yo'q, chunki, biz bilmayman. Demak, bu universal narsa emas va bu soat yordamida biz kelajak odami qanday bo'lishini hisoblab bo'lmaydi.

Bunday bashoratli narsalar qiziqarli, qiziqarli va, albatta, zarurdir, chunki bugungi kunda ular Arximeddagi kabi asbobni - tutqichni berishadi. Ammo hozircha tayanch nuqtasi yo'q. Va endi biz tutqich bilan chap va o'ngni kesib, bularning barchasidan nimani o'rganish mumkinligini tushunishga harakat qilmoqdamiz.

DNK metilatsiyasiga ko'ra odamning umr ko'rish davomiyligi qancha? Va bu biz uchun nimani anglatadi?

Biz uchun bu faqat tabiatning bugungi kunda bizga bergan maksimal biologik yoshi taxminan 40 yil ekanligini anglatadi. Tabiat uchun unumli bo'lgan haqiqiy yosh esa undan ham kamroq. Nega bunday? Chunki hayot uchun eng muhim narsa o'limdir. Agar organizm yangi genetik variant uchun bo'sh joyni, hududni va oziq-ovqat maydonini bo'shatmasa, ertami-kechmi bu turning degeneratsiyasiga olib keladi.

Biz esa, jamiyat, bu tabiiy mexanizmlarga bostirib kiryapmiz.

Va endi bunday ma'lumotlarni olganimizdan so'ng, biz bir necha avloddan keyin yangi tadqiqot o'tkazishimiz mumkin bo'ladi. Va biz, albatta, bizning biologik yoshimiz 40 dan 50 ga yoki hatto 60 ga o'sishini ko'ramiz. Chunki biz o'zimiz yangi epigenetik sharoitlarni yaratamiz - Rendi Girtl sichqonlar bilan qilgani kabi. Bizning mo'ynamiz oqarmoqda.

Ammo siz hali ham faqat fiziologik cheklovlar mavjudligini tushunishingiz kerak. Hujayralarimiz axlat bilan to'ldirilgan. Va hayot davomida nafaqat epigenetik, balki genetik o'zgarishlar ham genomda to'planadi, bu esa yoshi bilan kasalliklarning boshlanishiga olib keladi.

Shu sababli, sog'lom hayotning o'rtacha uzunligi kabi muhim parametrni joriy etish vaqti keldi. Chunki nosog'lom uzoq davom etishi mumkin. Ba'zilar uchun bu juda erta boshlanadi, ammo giyohvand moddalar bilan bu odamlar 80 yilgacha yashashi mumkin.

Ba'zi chekuvchilar 100 yil yashaydi, sog'lom turmush tarzini olib boradigan odamlar esa 30 yoshida vafot etishi yoki og'ir kasal bo'lib qolishi mumkin. Bu shunchaki lotereyami yoki genetika yoki epigenetika haqidami?

“Aroqxo‘rlar doim omadli”, degan hazilni eshitgandirsiz. Ular hatto yigirmanchi qavatdan tushishi mumkin va buzilmaydi. Albatta, bu bo'lishi mumkin. Ammo biz bu ish haqida faqat omon qolgan mastlardan bilamiz. Ko'pchilik halokatga uchraydi. Chekish ham shunday.

Haqiqatan ham, shakarni iste'mol qilish tufayli, masalan, diabetga ko'proq moyil bo'lgan odamlar bor. Mening do'stim 90 yildan beri o'qituvchi, u qoshiq bilan shakar yeydi, qon tahlillari normal. Ammo men shirinliklardan voz kechishga qaror qildim, chunki qon shakarim ko'tarila boshladi.

Har bir shaxs har xil. Buning uchun genetika kerak - DNK shaklida butun hayot davom etadigan mustahkam poydevor. Va epigenetika, bu juda oddiy genetik asosni atrof-muhitga moslashishga imkon beradi.

Ba'zilar uchun bu genetik asos shundan iboratki, ular dastlab biror narsaga nisbatan sezgir bo'lish uchun dasturlashtirilgan. Boshqalar barqarorroq. Ehtimol, epigenetikaning bunga aloqasi bor.

Epigenetika bizga dori yaratishda yordam bera oladimi? Masalan, depressiyadanmi yoki alkogolizmdanmi?

Qanday qilib tushunmayapman. Yuz minglab odamlarga ta'sir qilgan voqea bo'ldi. Ular bir necha o'n minglab odamlarni olib, tahlil qilishdi va shundan so'ng, qandaydir matematik ehtimollik bilan ularda nimadir bor, ularda yo'q narsa borligini aniqladilar.

Bu shunchaki statistika. Bugungi tadqiqot oq-qora emas.

Ha, biz qiziqarli narsalarni topamiz. Masalan, bizda genom bo'ylab tarqalgan ko'tarilgan metil guruhlari mavjud. Nima bo'libdi? Axir, biz oldindan biladigan yagona muammoli geni sichqoncha haqida gapirmayapmiz.

Shuning uchun, bugungi kunda biz epigenetikaga maqsadli ta'sir qilish vositasini yaratish haqida gapira olmaymiz. Chunki u genetikadan ham xilma-xildir. Biroq, patologik jarayonlarga ta'sir qilish uchun, masalan, o'sma jarayonlari, epigenetikaga ta'sir qiluvchi bir qator terapevtik preparatlar hozirda tekshirilmoqda.

Amalda qo'llanilayotgan epigenetik yutuqlar bormi?

Biz teri yoki qon kabi tanangiz hujayralarini olib, undan zigota hujayrasini yaratishimiz mumkin. Va undan o'zingizni oling. Va keyin hayvonlarning klonlanishi bor - axir, bu o'zgarmagan genetika bilan epigenetikaning o'zgarishi.

Epigenetik mutaxassis sifatida "Layfxaker" o'quvchilariga qanday maslahat bera olasiz?

Sizning zavqingiz uchun yashang. Siz faqat sabzavotlarni iste'mol qilishni yaxshi ko'rasiz - faqat ularni iste'mol qiling. Agar go'shtni xohlasangiz, uni iste'mol qiling. Asosiysi, bu sizni tinchlantiradi va siz hamma narsani to'g'ri qilyapsiz degan umidni beradi. Siz o'zingiz bilan uyg'unlikda yashashingiz kerak. Bu sizning shaxsiy epigenetik dunyongizga ega bo'lishingiz va uni yaxshi nazorat qilishingiz kerakligini anglatadi.