Эпигенетика — это изучение изменений в функции генов, которые не меняют последовательность ДНК. В журнале Frontiers of Medicine опубликована обзорная статья, в которой рассматривается влияние эпигенетических модификаций на возникновение и прогрессирование различных заболеваний.
Эпигенетические модификации, такие как метилирование ДНК, модификации гистонов, ремоделирование хроматина и модификации РНК, играют ключевую роль в поддержании идентичности клеток, их пролиферации и дифференцировке. Эти процессы подвержены влиянию факторов окружающей среды.
Концепция эпигенетики была впервые предложена в 1942 году, но с тех пор она превратилась в важную отрасль биологии, объясняющую связь между генотипами и фенотипами. Все клетки организма содержат одну и ту же ДНК, но выполняют разные функции благодаря эпигенетической информации.
Эпигенетические модификации необходимы для развития и регуляции экспрессии генов. Они могут активироваться в ответ на сигналы окружающей среды без изменения последовательности ДНК, что указывает на механизм адаптации клеток к изменениям окружающей среды.
Исторический контекст и современные исследования
Гиппократ предполагал, что характеристики, приобретенные в ответ на воздействия окружающей среды, могут передаваться по наследству. Современные исследования подтверждают эту идею: эпигенетические модификации активируются в ответ на сигналы окружающей среды, вызывая наследственные изменения клеточных реакций.
Эти модификации могут изменять экспрессию или функцию генов либо непосредственно воздействуя на факторы транскрипции, либо изменяя их реакцию на изменения окружающей среды.
Эпигенетика и рак
Рак находится в центре внимания статьи. Гепатоцеллюлярная карцинома (ГЦК) является важным примером. ГЦК составляет от 75% до 85% случаев рака печени. Хотя хирургическая резекция эффективна на ранних стадиях, рецидивы распространены.
В статье обсуждаются эпигенетические модификации, связанные с развитием рака. Например, аномальное гиперметилирование CpG-островков часто наблюдается при раковых заболеваниях, особенно в генах-супрессорах опухоли.
Также рассматривается потенциал эпигенетических препаратов в лечении рака. Несколько таких препаратов уже одобрены FDA для клинического применения.
Эпигенетика и сердечно-сосудистые заболевания
Сердечно-сосудистые заболевания также связаны с эпигенетическими изменениями. Старение, связанное со снижением сердечно-сосудистой функции, обусловлено эпигенетическими изменениями.
Эти изменения влияют на структуру и функцию сердечно-сосудистой системы, способствуя развитию гипертонии, сердечной недостаточности, атеросклероза и инфаркта миокарда. Особое внимание уделяется модификациям гистонов при атеросклерозе: изменения в ацетилировании и метилировании гистонов обнаруживаются в атеросклеротических тканях.
Воздействие окружающей среды
Факторы окружающей среды играют важную роль в эпигенетических изменениях. Загрязнение воздуха, световое загрязнение, курение, употребление алкоголя и сахара могут вызывать эпигенетические модификации, влияющие на экспрессию генов и общее состояние здоровья.
Кратковременное воздействие загрязнения воздуха изменяет метилирование митохондриальной ДНК, а длительное воздействие приводит к гипометилированию определенных участков генов. Канцерогены окружающей среды также вызывают эпигенетические изменения, способствующие развитию заболеваний.
Заключение
Статья подчеркивает необходимость дальнейших исследований для понимания механизмов прогрессирования заболеваний и разработки эффективных терапевтических методов. Понимание связи между факторами окружающей среды и эпигенетикой может привести к новым стратегиям профилактики и лечения заболеваний.
Также подчеркивается потенциал эпигенетических вмешательств, таких как изменение рациона питания и фармакологическое лечение, для смягчения последствий воздействия окружающей среды и улучшения здоровья населения.
Литература:
Min Zhang et al, Epigenetics and environmental health, Frontiers of Medicine (2024). DOI: 10.1007/s11684-023-1038-2
Запись Ученые изучают, как эпигенетические модификации влияют на возникновение и прогрессирование заболеваний. впервые появилась Medical Insider.
