Metylacja to dodanie jednego atomu węgla i trzech atomów wodoru do innej cząsteczki. Zjawisko to uważane jest za ostatnie słowo w dziedzinie ochrony zdrowia. Towarzyszy prawie wszystkim funkcjom organizmu.
Funkcje
Grupy metylowe (atomy węgla i wodoru) uczestniczą w:
- Reakcja organizmu na stresujące sytuacje.
- Produkcja i przetwarzanie glutationu. Działa jako kluczowy przeciwutleniacz w organizmie.
- Detoksykacja hormonów, metali ciężkich i związków chemicznych.
- Kontroluj stan zapalny.
- Napraw uszkodzone ogniwa.
- Odpowiedź immunologiczna i jej regulacja, walka z wirusami i infekcjami, kontrola produkcji pierwiastków T.
Ważny jest również proces metylacji DNA. Przyjrzyjmy się temu bliżej.
Epigenetyczna kontrola rozwoju
Metylacja DNA sprzyja przekazywaniu wzorców następnej generacji komórek podczas mitozy. Stosunkowo niedawno stwierdzono, że proces łączenia grup atomów w terminaluzróżnicowane struktury mają określony związek z tworzeniem pamięci i plastycznością synaptyczną. K. Miller i D. Sweet badali metylację DNA. Badanie zjawiska doprowadziło ich do wniosku, że aktywność metylazy kwasu dezoksyrybonukleinowego znacznie wzrasta u zwierząt podczas zapamiętywania nowych informacji. Przyczynia się to do zmniejszenia ekspresji genów hamujących procesy pamięciowe. Ponadto autorzy wskazują na inne zjawisko. Naukowcy podają, że na aktywację genu białka reelin, który promuje zmiany w połączeniach synaptycznych i uczestniczy w patologicznym przebiegu schizofrenii, wpływa tworzenie pamięci. W tym przypadku czynnikiem decydującym są enzymy demitalazy, które zapewniają demetylację DNA (uwalnianie z grup metylowych). Ustalone fakty pozwalają wyciągnąć najważniejszy wniosek. Metylacja DNA jako jeden z mechanizmów epigenetycznych, a także zjawisko odwrotne, odgrywa istotną rolę w przechowywaniu i zapamiętywaniu informacji. Pomysł ten potwierdzają wyniki badania przeprowadzonego przez grupę E. Costy. Stwierdzono, że w demylacji genów dekarboksylazy glutaminianowej i reeliny u myszy mogą pośredniczyć małe cząsteczki, które zakłócają instalację DNA w jądrze. Badania te wskazują nie tylko na możliwość zmiany panującej idei kształtowania się pamięci. Wskazują również, że metylacja DNA, wcześniej uważana za trwałą, jest dynamiczna. Ponadto może być stosowany w terapii.
Funkcje
Pomysł, że pamięć i metylacja DNA są ze sobą powiązane, nie jest nowy. Warunkowość transmisji synaptycznej przez acetylację histonów została już ustalona wcześniej. Tworzą szkielet, wokół którego nawija się DNA. Acetylowanie prowadzi do zmniejszenia powinowactwa histonów do kwasów nukleinowych. W efekcie otwiera się dostęp do DNA i innych białek związanych m.in. z aktywacją genów. W rzeczywistości aktywność acetylotransferazy histonowej CREBBP (białka wiążącego), które działa jako kluczowy neuronalny czynnik transkrypcyjny, została powiązana z wpływem tego białka na pamięć. Ponadto stwierdzono wzrost pamięci długotrwałej podczas stosowania inhibitorów deacetylazy histonowej. Doprowadziło to do przyspieszenia acetylacji histonów.
Hipotezy
Sweet i Miller zadali następujące pytanie dotyczące zależnej od histonów regulacji w dół ekspresji struktury. Jeśli może odgrywać rolę w regulacji pamięci, czy metylacja DNA miałaby podobny efekt? Zjawisko to uważano przede wszystkim za środek utrzymania aktywności struktur podczas mitozy i tworzenia systemów. Jednak w dojrzałym mózgu ssaków zaobserwowano intensywność metylaz, mimo że większość jego komórek nie dzieli się. Ze względu na fakt, że rozważane zjawisko przyczynia się do tłumienia ekspresji genów, naukowcy nie mogli odrzucić możliwości powiązania metylaz z procesami regulacyjnymi w neuronach.
Sprawdzanie założeń
Słodki i jegoKoledzy, badając metylację DNA i znaczenie tego zjawiska w tworzeniu pamięci, potraktowali skrawki hipokampu inhibitorami metylotransferaz kwasu dezoksyrybonukleinowego. Odkryli, że zapobiega to wystąpieniu długotrwałego wzmocnienia – wzmocnienia połączeń synaptycznych w odpowiedzi na aktywność neuronalną. Proces ten warunkuje działanie mechanizmów uczenia się i pamięci. Naukowcy odkryli również, że inhibitory zmniejszają poziom metylacji w DNA reeliny. To wskazywało na jego odwracalność.
Eksperymenty
Decydując się na dalsze badania, Sweet i Miller zaczęli obserwować zmiany we wzorcach metylacji u myszy w modelu, w którym zwierzęta uczą się kojarzyć określone miejsce z nieprzyjemnymi bodźcami, szczególnie łagodnymi wstrząsami. Zachowanie badanych leczonych inhibitorami wyrażało możliwe trudności w uczeniu się. Po umieszczeniu w środowisku, w którym powinny się bać, zamarzają znacznie rzadziej niż zwierzęta kontrolne.
Wnioski
Jak metylacja może wpływać na pamięć myszy? Naukowcy wyjaśnili to w następujący sposób. W DNA jest sporo miejsc, na które może mieć wpływ dodanie grup atomów wodoru i węgla. W związku z tym naukowcy postanowili zwrócić się do następującego zjawiska. Najpierw zbadali metylację genów, których rola w tworzeniu pamięci została już ustalona. Najpierw rozważono obszar, w którym procesy pamięciowe białka fosfatazy są tłumione. Ograniczona ekspresjamoże spowodować coś przeciwnego. Rzeczywiście, po godzinie kontekstowego warunkowania strachowego, poziom metylacji wzrósł ponad stokrotnie. W tym samym czasie poziomy mRNA w regionie hipokampa CA1 uległy niewielkiemu, ale statystycznie istotnemu spadkowi. Efekt ten występuje w mózgu zwierząt z kombinacją niewielkiego wstrząsu kończyn i nowości w kontekście. Indywidualnie te bodźce nie mają wpływu na metylację. W związku z tym dołączanie do grup odbywa się wyłącznie z prawdziwym szkoleniem.
Metylacja i starzenie się DNA
Problemy wieku i choroby onkologiczne należą do najczęściej poruszanych tematów. Przez wiele lat badań naukowcy zaproponowali różnorodne teorie i modele. Jednak obecnie żadna pojedyncza koncepcja nie odpowiada w pełni na wszystkie pytania. Tymczasem największym zainteresowaniem w poszukiwaniu rozwiązania problemu starzenia się jest badanie zmian w aktywności genów. W szczególności profesor Anisimov wyraził swoją opinię w tej sprawie. Wskazuje, że ekspresja (ekspresja) genów zależy między innymi od metylacji, która może wpływać na tempo starzenia. Do 5% reszt cytozyny kwasu dezoksyrybonukleinowego uległo addycji grup atomów węgla i wodoru z utworzeniem 5MC (5-metylocytozyna). Ta zasada jest uważana za jedyną stałą w DNA organizmów wyższych. Łączenie grup odbywa się symetrycznie w obu wątkach. Reszty 5mC są zawsze pokryte resztami guaniny. Jednocześnie strukturywykonywać różne funkcje. Należy jednak zauważyć, że metylacja bierze udział w regulacji aktywności genów. Zmiany w przebiegu dołączania do grup spowodowane są niepowodzeniami na poziomie transkrypcji.
Powody
Związana z wiekiem demetylacja została po raz pierwszy opisana w 1973 roku. Ujawniło to różnicę w stopniu rozdziału grup w tkankach szczurów. W mózgu demetylacja była bardziej aktywna niż w wątrobie. Następnie wraz z wiekiem stwierdzono spadek 5mC w płucach, a także w fibroblastach skóry. Naukowcy zasugerowali, że związana z wiekiem demetylacja predysponuje komórki do transformacji guza. Zjawisko to można przedstawić w prosty sposób w następujący sposób. Nieaktywny gen jest przyłączony do grupy metylowej. Pod wpływem reakcji chemicznych zostaje odłączony. W związku z tym gen jest aktywowany. Grupa atomów działa jak lont. Im mniejsza ich liczba, tym bardziej komórka będzie zróżnicowana i odpowiednio im starsza, im ich więcej, tym będzie młodsza. Klasycznym przykładem szeroko stosowanym w literaturze jest rozwój niektórych gatunków łososi. Ujawniono zjawisko ich wyjątkowo szybkiej śmierci zaraz po tarle. Wczoraj w krótkim czasie umierają młode osobniki w wieku rozrodczym. W kategoriach biologicznych zjawisko to jest przyspieszonym starzeniem, któremu towarzyszy masowa demetylacja DNA.
Jak pomóc ciału?
Istnieje wiele sposobówmoże poprawić wrodzoną metylację DNA. Wśród najpopularniejszych są:
- Jedzenie świeżych warzyw. Szczególnie polecane są warzywa liściaste. Pełnią rolę źródła kwasu foliowego, który jest niezbędny do prawidłowej metylacji.
- Przyjmowanie witamin B12 i B6, ryboflawiny. Ich źródłem są jajka, ryby, migdały, orzechy włoskie, szparagi itp.
- Zdobądź wystarczającą ilość cynku i magnezu. Zapewniają utrzymanie metylacji.
- Przyjmowanie probiotyków. Przyczyniają się do przyjmowania i wchłaniania witamin z grupy B oraz kwasu foliowego.
Ważne jest również minimalizowanie sytuacji stresowych, rezygnacja ze złych nawyków (picie, palenie). Należy zadbać o to, aby substancje toksyczne nie dostały się do organizmu. Związki te przyjmują grupy metylowe, obciążają wątrobę.
