Nutri-epigenetika - súvislosť medzi stravou a genetikou
NUTRIGENOMIKA
Nutri-epigenetika: súvislosť medzi stravou a genetikou
Doreen Gille a Guy Vergères
Spôsob, akým jeme, môže mať vplyv na zdravie našich detí a vnúčat. Pretože je stále viac dôkazov, že naša strava môže zasahovať do epigenetických mechanizmov. Článok ukazuje vzťah medzi stravovacími vzorcami a následným vplyvom epigenetických modifikácií.
1. chemické zmeny v DNA; 2. chemické zmeny ovplyvňujúce DNA-
viazané proteíny (históny) a 3. vplyv molekúl RNA.
Chemické zmeny v DNA (metylácia DNA)
Pochopiť prístup metylácie DNA
byť schopný, musí byť vysledovateľný, ako presne
DNA je organizovaná v bunke (obrázok 1). Z
O metylácii DNA sa hovorí, keď
malé molekuly (tzv. metylové skupiny: -CH3)
kovalentne sa pripojiť k DNA a vytvárať tak chroma-
štruktúra cínu a následne činnosť
Ovplyvnené gény. Zjednodušene je to a
definovaný gén vypnutý touto metyláciou
a informácie, ktoré obsahuje na vytvorenie a
Bielkoviny uzamknuté, takže bielkoviny už nie sú
môžu byť vyrobené. Tento jav označuje-
je známe ako «umlčanie génov». Proti-
Sekvencie takýchto modifikácií sú zložité a v závislosti od polohy metylácie v genóme je možné génovú expresiu aktivovať aj metyláciou-
Nutri-épigénétique: la relationship entre alimentation et génétique
the. Metylácia DNA nie je v žiadnom prípade nevýhodná, ale skôr nevyhnutná pre normálny vývoj buniek tela. Deregulácia metylácie DNA môže byť zložitá-
Mots clés: changes des histones - regiment épigénétique - modèle alimentaire et épigénétique
spôsobujú choroby ako rakovina, cukrovka, neurologické choroby a pod. Tieto väčšinou chronické ochorenia a choroby spojené s vekom sú často sprevádzané hypometyláciou, ktorá je spôsobená nedostatočným príjmom potravín obsahujúcich metylové skupiny (pozri odsek Nutri-Epigenetics) alebo
De plus en plus d’indices naznačujú, že notárna výživa peut intervenir sur des mécanismes épigénétiques. La présentation de Doreen Gille et Guy Vergères, Institut des sciences alimentaires, présente les relations entre des modèles alimentaires et les effets sur les changes épigénétiques qui en résultent.
Chemické zmeny v proteínoch spojených s DNA (histónové modifikácie)
V prípade histónov (rámček 1) sa môžu pripojiť aj rôzne molekuly, napríklad metylové skupiny. Zaisťujú, že štruktúra chromatínu je oveľa kompaktnejšia, a tým je extrémne komplikovaná možnosť prepisu informácií z génov („umlčanie génov“). Pridanie acetylových a fosforových skupín na druhej strane otvára štruktúru chromatínu a zvyšuje prístup k DNA, čo následne aktivuje génovú expresiu (6). Účinky týchto modifikácií na génovú expresiu sú tiež zložité a výskum sa neustále snaží zosúladiť tento zjednodušený model s experimentálnou realitou.
Obrázok 1: Štruktúra a organizácia chromozómovej DNA (deoxyribonukleová kyselina) je nosičom genetickej informácie, ktorá je kódovaná vo forme génov. Z chemického hľadiska pozostáva DNA z molekúl s dlhým reťazcom mnohých nukleotidov, ktoré vždy pozostávajú z cukru, fosfátového zvyšku a jednej zo štyroch rôznych báz: adenín, tymín, guanín, cytozín. Poradie týchto báz určuje genetickú informáciu. Ďalej, molekuly reťazca nie sú nahé v bunkovom jadre, ale sú obalené okolo bielkovín, takzvaných histónov, a sú s nimi usporiadané do zložitých štruktúr. DNA obalená okolo histónov sa nazýva chromatín.
Epigenetická regulácia pomocou mikroRNA (miRNA)
Je len pár rokov známe, že molekuly RNA môžu tiež ovplyvňovať génovú expresiu. Tieto molekuly miRNA regulujúce gén sú tvorené samotnými bunkami v reakcii na vonkajšie vplyvy prostredia alebo na iné špecifické signály. Ovplyvňujú početné bunkové procesy a regulujú génovú expresiu riadením metylácie DNA a modifikácií histónu a naopak (5). Zmenené hladiny miRNA súviseli so vznikom a vývojom rôznych druhov rakoviny, najmä so zmenami v bunkovom raste a procesoch spojených s programovanou bunkovou smrťou (7). Epigenetické úpravy nie sú rigidné alebo vopred určené procesy, ale sú determinované mnohými faktormi, najmä však individuálnym životným štýlom. Diéta, pohybový stav, zloženie črevnej flóry a vplyv medicíny v najširšom slova zmysle (napr. Lieky, liečebné postupy), lieky, toxické zlúčeniny a choroby sú dôležitými determinantmi stavu epigenetickej modifikácie (8).
Obrázok 2: Metabolizmus C1, ktorý dodáva metylové skupiny do DNA a histónov. Zobrazujú sa rozhrania, ktoré môžu byť epigeneticky ovplyvňované látkami (vitamíny, stopové prvky atď.) Z potravín (prevzaté z [39]).
Výroba DNA metyltransferáz (3). Skúmali sa tiež dôsledky hypermetylácie DNA na vývoj chorôb (4). Proces metylácie je možné zvrátiť rôznymi metabolickými cestami (demetylácia) a hrá hlavnú úlohu vo vývoji diferenciácie embryí a buniek (5).
Nutri-epigenetika
Nutri-epigenetika skúma vzťah medzi živinami a vzorcami výživy a ich dôsledky na epigenetické modifikácie, a teda na génovú expresiu (9). Úvahy sa nezačínajú len vtedy, keď batoľa začne jesť, ale už v maternici: Výživa je najdôležitejším vnútromaternicovým faktorom životného prostredia, ktorý ovplyvňuje genetickú aktivitu nenarodeného dieťaťa a má obvykle celoživotné následky (10). Tu hrá úlohu metylácia DNA a modifikátory histónu-
Kolónka 1:
Takto sa z genetickej informácie stáva proteín
Ak je „gén exprimovaný“, tento génový segment sa otvorí na DNA a dôjde k „procesu čítania“. S DNA ako modelom sa vytvorí nová molekula, RNA (kyselina ribonukleová). RNA je mobilná, opúšťa bunkové jadro a podľa jej informácií (kopírovaných z DNA) sa potom vytvorí vhodný proteín. Tieto procesy sa nazývajú transkripcia (kopírovanie) a translácia (preklad) a súhrnne ako expresia génov.
Kolónka 2:
V skratke: epigenetika, epigenomika a nutri-epigenetika
Epigenetika (epi = gréčtina pre „navyše“/„tiež“, genetika = gréčtina pre „zostup“/„pôvod“) sa zaoberá zmenami v sekvencii DNA, ktoré nie sú založené na mutáciách, a napriek tomu sa prenášajú ďalej. Zmeny možno pozorovať vo fenotype, ale nie v genotype. Epigenetická disciplína sa zaoberá úpravami jednotlivých génov alebo súborov génov, zatiaľ čo epigenomika skúma epigenetických aktérov v celom genóme. NutriEpigenetics skúma vplyv výživných látok a výživových vzorcov na epigenetické zmeny.
3 | 2016 SZE 11
«Epigenetické
Zmeny sú reverzibilné, ale môžu nastať, keď sa bunky tela rozdelia-
»Buďte zdedení.