Epigenetický spínač pre obezitu Max-Planck-Gesellschaft
Obezitu možno niekedy vypnúť
Už dlho je známe, že obezita je v génoch. Nová štúdia vedcov z Freiburgu z Max Planckovho inštitútu pre imunobiológiu a epigenetiku teraz ukazuje, že je tiež rozhodujúce, ako sú tieto gény regulované. Vedci Andrewa Pospisilika objavili epigenetický prechod, ktorý vedie k normálnej alebo nadváhe u ľudí s identickými génmi ako jednovaječné dvojčatá. Spínač funguje ako klasický vypínač a nie ako plynulý stmievač. Výsledky štúdie menia naše chápanie toho, ako epigenetický vplyv riadi aktivitu našich génov, a tak môže viesť k obezite.
Vyše pol miliardy ľudí na Zemi je príliš tučných. Nadváha a obezita predstavujú významný zdravotný problém, pretože sú často východiskovým bodom pre sekundárne ochorenia kardiovaskulárneho systému, rakovinu alebo cukrovku. DNA je do značnej miery zodpovedná za našu váhu, ale nielen. Na našu váhu majú podstatný vplyv aj faktory prostredia.
Výskumná skupina Andrewa Pospisilika z Inštitútu Maxa Plancka pre imunobiológiu a epigenetiku vo Freiburgu sa zaujíma o to, ako môžu epigenetické účinky ovplyvniť našu náchylnosť k chorobám a ich vývoju. Východiskovým bodom pre objav boli myši, ktoré mali iba jednu kópiu génu Orezanie 28. je v genóme. V predchádzajúcich štúdiách Emmy Whitelawovej z Brisbane myši vykazovali veľké výkyvy hmotnosti aj za prísne kontrolovaných identických podmienok prostredia. A to hoci boli zvieratá geneticky identické, teda mali úplne rovnakú DNA. „Údaje nás fascinovali, pretože naznačovali epigenetický jav,“ uviedol Andrew Pospisilik.
Buď hrubé, alebo tenké
Keď sa vedci z Max Planck podrobnejšie pozreli na rozloženie hmotnosti veľkého počtu týchto geneticky identických zvierat, bolo zrejmé, že väčšinu váh je možné rozdeliť do dvoch skupín. Vyšetrované myši mali buď normálnu hmotnosť, alebo mali nadváhu. Sotva však boli nejaké medzistupne. „Prekvapilo nás, že pri rovnakom genotype sa objavili dve veľmi odlišné, ale veľmi stabilné formy,“ hovorí Kevin Dalgaard, prvý autor štúdie.
Pri porovnaní celkovej génovej expresie týchto dvoch hmotnostných skupín narazili vedci na sieť takzvaných „potlačených génov“, ktoré boli u myší s nadváhou menej aktívne. „Potlačené gény“ sú gény, v ktorých je aktívna buď iba verzia od matky, alebo verzia od otca. Keď vedci vypli jednu z dvoch kópií potlačených génov a znížili tak aktivitu génov v sieti, opäť sa objavili zvieratá normálnej alebo nadváhy. Tieto údaje, ktoré boli zhromaždené v spolupráci s tímami z Cambridge pod vedením Anne Fergusson-Smithovej, Steva O'Rahillyho, Gilesa Yea a Anthonyho Coll, naznačujú, že táto sieť funguje ako druh prepínača, ktorý sa prepne do normálneho režimu. - alebo fenotyp s nadváhou.
„Po stlačení spínača sa určí telesná hmotnosť na celý život,“ hovorí Andrew Pospisilik. Obezita sa neriadi Mendelovými zákonmi genetiky. „Teraz vieme o epigenetickom spínači, že funguje inak, ako sa očakávalo: nie ako stmievač, ale ako typický spínač svetla - buď zapnutý alebo vypnutý, normálny alebo s nadváhou.“
Vedci teraz tiež chceli vedieť, či existuje porovnateľný prechod u ľudí. Spolu s Antje Koernerovou a Kathrin Landgrafovou, špecialistkami na detskú obezitu vo fakultnej nemocnici v Lipsku, vyšetrili vzorky tukového tkaniva od normálnych detí s nadváhou. Výsledky ukazujú, že asi polovica detí s nadváhou vykazovala zmenené hladiny expresie Trim28 a potlačenú génovú sieť. Keď vedci skúmali aj verejne dostupné údaje z dvojitých štúdií, zistili tam podobný trend. Tieto výsledky naznačujú, že zmena nájdená u myší existuje aj u ľudí.
Polyfenizmus sa po prvýkrát zistil u cicavcov
„Prepínač, ktorý sme opísali, môže nielen pomôcť porozumieť súhre medzi genetickými a epigenetickými faktormi pri chorobách. Mohlo by to tiež zmeniť pohľad na evolúciu, “hovorí Andrew Pospisilik. Fenomén, ktorý sa môže zreteľne odlíšiť od fenotypovej charakteristiky organizmu pri rovnakom genotype, je známy v rastlinnej a živočíšnej ríši pod pojmom polyfenizmus. Typickým príkladom sú včely medonosné, kde na základe rovnakej DNA môžu vzniknúť buď kráľovné alebo včely robotnice.
Štúdia vedcov z Freiburgu teraz naznačuje, že polyfenizmus sa vyskytuje aj u cicavcov a ľudí. Takýto epigenetický prepínač, ktorý produkuje výrazne odlišné charakteristiky s rovnakou DNA, by mohol znamenať selekčnú výhodu v evolúcii. "Polyfenizmus môže predstavovať nárazník. Ak napríklad jeden výraz už neposkytuje odpoveď na zlé životné podmienky, polyfenizmus môže umožniť plán B, ktorý prispieva k prežitiu druhu," hovorí Pospisilik.
Možné sú epigenetické terapie proti obezite a iným chorobám
Výsledky štúdie nielenže otvárajú pole nových evolučných teoretických úvah. Zároveň ponúkajú nový pohľad na epigenetické terapie rôznych chorôb. Kľúčovým zistením budúcich terapií je, že tento epigenetický prepínač nefunguje ako stmievač, ale skôr produkuje dve rôzne formy organizmu veľmi stabilným spôsobom. „Ďalšou vecou, ktorú chceme zistiť, je, či môžeme tento prechod ovplyvniť zmenou stravovania, minimalizáciou stresu alebo dokonca liekmi. Dúfame, že týmto spôsobom dokážeme natrvalo zmeniť systém z nadváhy na normálnu váhu, “hovorí Pospisilik.