Динамические изменения ДНК связаны с диабетом человека
Исследование, опубликованное в сентябрьском выпуске журнала Cell Metabolism, показало, что ДНК, выделенная из мышц людей с диабетом, содержит химические метки, отсутствующие у тех, кто нормально реагирует на повышение уровня сахара в крови.
Эти эпигенетические метки, в частности, обнаружены на гене PGC-1α (пероксисомный пролифератор-активированный рецептор коактиватор-1α), который контролирует количество топлива (глюкозы или липидов), сжигаемого клетками. Такие же метки выявлены в скелетных мышцах людей с преддиабетом, что позволяет предположить, что модификация ДНК может быть ранним событием в развитии болезни.
Эти изменения быстро перепрограммируют активность гена, не изменяя при этом саму последовательность ДНК. Они указывают на возможный механизм, с помощью которого факторы окружающей среды — питание или физическая активность — могут влиять на наши гены.
Исследователи продемонстрировали, что гиперметилирование гена PGC-1α также происходит в изолированных мышечных клетках при воздействии на них воспалительного фактора или свободных жирных кислот.
«Эти изменения происходят, когда вы подвергаете мышцу воздействию системных факторов, имитирующих диабетическое состояние», — говорит Жюлин Зират из Каролинского института в Швеции.
Подобные изменения эпигенетического отпечатка наблюдались и раньше, например, при дифференцировке клеток. Однако теперь они выявлены в зрелых клетках организма.
«Это гораздо более динамичный процесс, чем мы думали. Генетические причины диабета важны, но это показывает, что эпигенетические изменения, происходящие поверх наших генов, могут критически менять нашу физиологию», — отмечает Зират.
Исследователи пока не знают, обратимы ли эти эпигенетические изменения, но у них есть доказательства, что их можно предотвратить. Им удалось заблокировать гиперметилирование PGC-1α, «заглушив» ген, кодирующий один из ферментов, переносящих дополнительные метильные группы на ДНК. Лекарства, предотвращающие гиперметилирование, могут найти клиническое применение, особенно если их действие будет нацелено на конкретные ткани.
В более широком смысле открытие показывает, что мы не являемся «жертвами наших генов».
«Это обнадеживает, потому что могут существовать способы снизить риск заболеваний, если физическая активность или другие факторы образа жизни смогут положительно влиять на наш эпигеном и улучшать метаболизм», — добавляет Зират.
Для выяснения того, могут ли различные диеты или привычки к физическим упражнениям благотворно влиять на метилирование ДНК, необходимы дальнейшие исследования.