"Жашоо үчүн негизги нерсе - өлүм": эпигенетик Сергей Киселев менен маек

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 04:03

Чычкандар, өмүрдүн узартылышы жана айлана-чөйрөнүн биздин геномубузга жана адамзаттын келечегине тийгизген таасири жөнүндө.

Сергей Киселев - биология илимдеринин доктору, профессор жана Россия илимдер академиясынын Вавилов атындагы жалпы генетика институтунун эпигенетика лабораториясынын башчысы. Ал ачык лекцияларында гендер, өзөк клеткалары, эпигенетикалык тукум куучулук механизмдери жана келечектин биомедицинасы жөнүндө айтып берет.

Лайфхакер Сергей менен сүйлөшүп, айлана-чөйрө бизге жана геномубузга кандай таасир этээрин билди. Жана ошондой эле биз биологиялык жашты табиятыбыздан ыйгарып алганыбызды, бул адамзат үчүн эмнени билдирерин жана эпигенетиканын жардамы менен келечегибизди болжолдой аларыбызды билдик.

Эпигенетика жана анын бизге тийгизген таасири жөнүндө

Генетика деген эмне?

Башында генетика 19-кылымда Грегор Мендел тарабынан буурчак өстүрүү болгон. Ал уруктарды изилдеп, тукум куучулук кандай таасир этээрин түшүнүүгө аракет кылган, мисалы, алардын түсү же бырыштары.

Андан ары илимпоздор бул буурчактарды сыртынан карап гана тим болбостон, ичине да киришти. Ал эми тигил же бул белгинин тукум куучулук жана көрүнүшү клетканын ядросуна, атап айтканда, хромосомаларга байланыштуу экени белгилүү болду. Анан биз хромосоманын ичин дагы тереңирээк карап көрдүк жана анда дезоксирибонуклеин кислотасынын узун молекуласы – ДНК бар экенин көрдүк.

Анан биз генетикалык маалыматты алып жүрүүчү ДНК молекуласы деп ойлодук (жана кийинчерээк далилдедик). Анан алар гендер бул ДНК молекуласында маалыматтык тукум куучулук бирдиктер болгон белгилүү бир текст түрүндө коддолорун түшүнүштү. Биз алардын эмнеден жасалганын жана ар кандай протеиндерди кантип коддой алаарын билдик.

Андан кийин бул илим пайда болгон. Башкача айтканда, генетика - бул белгилүү бир белгилердин бир катар муундардын тукум куууусу.

- Эпигенетика деген эмне? Ал эми табияттын түзүлүшүн түшүнүү үчүн жалгыз генетика жетишсиз деген тыянакка кантип келдик?

Биз клетканын ичине чыгып, гендер хромосомалардын бир бөлүгү катары бөлүнүүчү клеткаларга кирип, тукум кууп өткөн ДНК молекуласы менен байланышта экенин түшүндүк. Бирок, адам да 46 хромосома бар бир эле клеткадан пайда болот.

Зигота бөлүнө баштайт жана тогуз айдан кийин капысынан бүтүндөй бир адам пайда болот, анда ошол эле хромосомалар бар. Мындан тышкары, алар ар бир клеткада бар, алардын 10го жакыны бойго жеткен адамдын денесинде.¹⁴… Жана бул хромосомалар баштапкы клеткадагы гендерге ээ.

Башкача айтканда, баштапкы клетка - зигота - белгилүү бир көрүнүшкө ээ болгон, эки клеткага бөлүнүүгө жетишкен, андан кийин дагы бир-эки жолу жасаган, андан кийин анын көрүнүшү өзгөргөн. Чоң адам – көп клеткалардан турган көп клеткалуу организм. Акыркылар биз кездемелер деп атаган жамааттарга уюшулган. Жана алар, өз кезегинде, органдарды түзөт, алардын ар бири жеке функциялардын жыйындысына ээ.

Бул жамааттардагы клеткалар да ар түрдүү жана ар кандай иштерди аткарышат. Мисалы, кан клеткалары чач, тери же боор клеткаларынан түп-тамырынан айырмаланат. Жана алар тынымсыз бөлүнүшөт - мисалы, агрессивдүү чөйрөнүн таасиринен же денеде ткандардын жаңылануусуна муктаждык бар. Мисалы, биз бүткүл жашообузда 300 кг эпидермисти жоготобуз - терибиз жөн эле соолуп калат.

Ал эми оңдоо учурунда ичеги клеткалары ичеги клеткалары бойдон кала берет. Ал эми тери клеткалары тери клеткалары болуп саналат.

Чачтын фолликуласын пайда кылган жана чачтын өсүшүнө шарт түзгөн клеткалар бир заматта кансыраган баш жарага айланбайт. Клетка жинди болуп, «мен азыр канмын» деп айта албайт.

Бирок алардагы генетикалык маалымат дагы деле баштапкы клеткадагы – зиготадагыдай. Башкача айтканда, алардын баары генетикалык жактан окшош, бирок сырткы көрүнүшү ар башка жана ар кандай функцияларды аткарышат. Жана алардын бул көп түрдүүлүгү да бойго жеткен организмде тукум кууп өткөн.

Дал ушул тукум куучулук, супрагенетикалык, генетикадан жогору же андан тышкары, эпигенетика деп аталып калган. «Эпи» префикси «чыгып, жогоруда, көбүрөөк» дегенди билдирет.

Эпигенетикалык механизмдер кандай көрүнөт?

Эпигенетикалык механизмдердин ар кандай түрлөрү бар - мен эки негизги жөнүндө сүйлөшөм. Бирок башкалары бар, алардан кем эмес маанилүү.

Биринчиси, клетканын бөлүнүшү учурунда хромосомалардын упаковкасынын тукум куучулук стандарты.

Ал төрт тамга менен коддолгон нуклеотиддердин ырааттуулугунан турган генетикалык тексттин айрым фрагменттеринин окулушун камсыз кылат. Жана ар бир клеткада бул тамгалардан турган эки метрлик ДНК тилкеси бар. Бирок көйгөй аны чечүү кыйын.

Кадимки эки метрлик ичке жипти алып, кандайдыр бир түзүлүшкө айланган. Кайсы фрагмент кайда экенин түшүнө албайбыз. Сиз муну мындайча чечсеңиз болот: жипти катушкаларга ороп, аларды бири-биринин үстүнө көңдөйлөргө жаткызыңыз. Ошентип, бул узун жип компакттуу болуп калат жана анын кайсы фрагменти кайсы спулада экенин так билебиз.

Бул хромосомалардын генетикалык текстин таңгактоо принциби.

Ал эми биз каалаган генетикалык текстке жетүү үчүн керек болсо, анда биз жөн эле бир аз ороп алат. Жип өзү өзгөрбөйт. Бирок ал атайын клеткага белгилүү бир генетикалык маалыматка, шарттуу түрдө, катушканын бетине кирүү мүмкүнчүлүгүн бере тургандай кылып оролгон жана төшөлгөн.

Эгерде клетка кандын милдетин аткарса, анда жип менен спиралдын жатышы бирдей болот. Жана, мисалы, такыр башка функцияны аткарган боор клеткалары үчүн стилдөө өзгөрөт. Жана мунун баары клетканын бир катар бөлүнүштөрүндө тукум кууп өтөт.

Дагы бир жакшы изилденген эпигенетикалык механизм - бул ДНК метилизациясы. Жогоруда айткандай, ДНК эки метрдей узун полимердик тизмек, анда төрт нуклеотид ар кандай комбинацияларда кайталанат. Жана алардын ар кандай ырааттуулугу кандайдыр бир протеинди коддой ала турган генди аныктайт.

Бул генетикалык тексттин маанилүү фрагменти. Ал эми бир катар гендердин иштөөсүнөн клетканын функциясы түзүлөт. Мисалы, сиз жүн жипти алсаңыз болот - андан көптөгөн чачтар чыгат. Жана бул жерлерде метил топтору жайгашкан. Чыгып турган метил тобу синтез ферменттеринин кошулушуна жол бербейт жана бул да бул ДНК аймагын окууга мүмкүн эмес кылат.

Келгиле, “сен ырайым кыла албайсың” деген сөздү алалы. Бизде үч сөз бар - алардын ортосундагы үтүрлөрдүн тизилишине жараша мааниси өзгөрөт. Ошол эле генетикалык текст менен, бир гана сөздөрдүн ордуна - гендер. Жана алардын маанисин түшүнүүнүн жолдорунун бири - аларды белгилүү бир жол менен ороп, же метил топторун керектүү жерлерге жайгаштыруу. Мисалы, “аткаруу” катушкалардын ичинде, ал эми “кечирим” сыртында болсо, клетка “ырайым кыл” деген маанини гана колдоно алат.

Ал эми жип башкача оролуп, жогору жагында “аткаруу” деген сөз болсо, анда аткаруу болот. Клетка бул маалыматты окуп, өзүн жок кылат.

Клетканын мындай өзүн-өзү жок кылуучу программалары бар жана алар жашоо үчүн абдан маанилүү.

Ошондой эле бир катар эпигенетикалык механизмдер бар, бирок алардын жалпы мааниси генетикалык текстти туура окуу үчүн тыныш белгилерин коюу болуп саналат. Башкача айтканда, ДНК ырааттуулугу, генетикалык тексттин өзү ошол бойдон калат. Бирок ДНКда кошумча химиялык модификациялар пайда болот, алар нуклеотиддерди өзгөртпөстөн синтаксис белгисин түзөт. Акыркысы бир аз башкача метил тобуна ээ болот, натыйжада геометриянын натыйжасында жиптин капталына жабышып калат.

Натыйжада, тыныш белгиси пайда болот: "Сен өлүмгө мүмкүн эмес, (биз кекеч, анткени бул жерде метил тобу бар) ырайым кылуу үчүн." Ошентип, ошол эле генетикалык тексттин дагы бир мааниси пайда болду.

Жыйынтык ушул болот. Эпигенетикалык тукум куучулук – генетикалык тексттин ырааттуулугу менен байланышпаган тукум куучулуктун бир түрү.

Болжол менен айтсак, эпигенетика генетиканын үстүнөн структурабы?

Бул чындыгында суперструктура эмес. Генетика бекем негиз, анткени организмдин ДНКсы өзгөрүүсүз. Бирок клетка таш сыяктуу жашай албайт. Жашоо өзүнүн чөйрөсүнө ылайыкталышы керек. Демек, эпигенетика – бул катаал жана ачык-айкын генетикалык код (геном) менен тышкы чөйрөнүн ортосундагы интерфейс.

Ал өзгөрбөгөн тукум кууган геномдун тышкы чөйрөгө ыңгайлашуусуна шарт түзөт. Болгондо да, бул денебизди курчап турган нерсе гана эмес, ичибиздеги башка клетка үчүн ар бир кошуна клетка.

Жаратылышта эпигенетикалык таасирдин мисалы барбы? Бул иш жүзүндө кандай көрүнөт?

Чычкандардын линиясы бар - агути. Алар ачык кызыл-кызгылт пальто түсү менен мүнөздөлөт. Жана ошондой эле бул жаныбарлар абдан бактысыз: алар төрөлгөндөн баштап кант диабети менен ооруй башташат, семирүү коркунучу жогору, алар онкологиялык ооруларды эрте пайда кылышат жана алар узак жашашпайт. Бул белгилүү бир генетикалык элементтин «агути» генинин аймагына кошулуп, ушундай фенотипти жараткандыгына байланыштуу.

Ал эми 2000-жылдардын башында америкалык окумуштуу Рэнди Гиртл чычкандардын бул линиясы боюнча кызыктуу эксперимент түзгөн. Аларды метил топторуна бай өсүмдүк азыктары, башкача айтканда фолий кислотасы жана В витаминдери менен бере баштады.

Натыйжада кээ бир витаминдерге бай рациондо багылган чычкандардын тукуму аппак болуп калган. Жана алардын салмагы нормага келип, кант диабети менен оорубай, рактан эрте каза болушкан.

Анан алардын калыбына келиши кандай болду? Алардын ата-энелеринде терс фенотиптин пайда болушуна алып келген агути генинин гиперметиляциясы болгондугу. Муну тышкы чөйрөнү өзгөртүү менен оңдоого болот экен.

Ал эми келечектеги урпактары ошол эле диета менен багылса, алар баягы эле ак, бактылуу жана дени сак болуп калат.

Рэнди Гиртл айткандай, бул биздин гендер тагдыр эмес жана биз аларды кандайдыр бир жол менен башкара аларыбыздын мисалы. Бирок канчасы дагы деле чоң суроо. Айрыкча сөз адамга келгенде.

Айлана-чөйрөнүн адамдарга мындай эпигенетикалык таасиринин мисалдары барбы?

Эң белгилүү мисалдардын бири 1944-1945-жылдары Нидерландияда болгон ачарчылык. Бул фашисттик оккупациянын акыркы кундору эле. Андан кийин Германия азык-түлүк жеткирүү жолдорун бир айга токтотуп, он миңдеген голландиялыктар ачкачылыктан өлдү. Бирок жашоо уланды - кээ бир адамдар дагы эле ошол мезгилде боюна бүтүп калган.

Жана алардын баары семиздиктен жапа чеккен, семирүүгө, диабетке жана жашоонун узактыгы кыскарган. Алар абдан окшош эпигенетикалык өзгөртүүлөр болгон. Башкача айтканда, алардын генинин иштөөсүнө тышкы шарттар, тактап айтканда, ата-энелердин ошол кыска мөөнөттүү ачкачылык таасир эткен.

Биздин эпигеномубузга дагы кандай тышкы факторлор ушундай таасир этиши мүмкүн?

Ооба, баары таасир этет: жеген нан же бир кесим апельсин, ышталган тамеки жана шарап. Ал кантип иштейт башка маселе.

Бул чычкандар менен жөнөкөй. Айрыкча алардын мутациялары белгилүү болгондо. Адамдарды изилдөө бир топ кыйын, ал эми изилдөө маалыматтары анча ишенимдүү эмес. Бирок дагы эле кээ бир корреляциялык изилдөөлөр бар.

Мисалы, Холокосттун курмандыктарынын 40 небересинде ДНК метилизациясын изилдеген изилдөө болгон. Жана алардын генетикалык коду боюнча илимпоздор стресстик шарттар үчүн жооптуу гендер менен байланышы бар ар кандай аймактарды аныкташкан.

Бирок, дагы бир жолу, бул биз бир нерсе кылып, белгилүү бир натыйжаларды алган көзөмөлгө алынган эксперимент эмес, өтө кичинекей үлгүдөгү корреляция. Бирок, бул дагы бир жолу көрсөтүп турат: биз менен болуп жаткан бардык нерсе бизге таасир этет.

Ал эми өзгөчө жаш кезиңизде өзүңүзгө кам көрсөңүз, тышкы чөйрөнүн терс таасирин азайта аласыз.

Дене соолуп баштаганда ого бетер начарлайт. Бул мүмкүн экенин айткан бир басылма бар жана бул учурда биз бул боюнча бир нерсе кыла алабыз.

Адамдын жашоо образынын өзгөрүшү ага жана анын урпактарына таасир этеби?

Ооба, бул үчүн көптөгөн далилдер бар. Бул баарыбыз. Биздин жети миллиард экенибиз далил. Маселен, жалпысынан тамак-аштын жеткиликтүү болушуна байланыштуу акыркы 40 жылдын ичинде адамдын өмүрүнүн узактыгы жана анын саны 50% өстү. Бул эпигенетикалык факторлор.

Буга чейин Голландиядагы Холокосттун жана ачарчылыктын терс кесепеттерин айттыңыз. Ал эми эпигеномго кандай оң таасирин тийгизет? Стандарттык кеңеш – бул диетаны балансташтыруу, спирт ичимдиктерин таштоо жана башкалар? Же дагы бир нерсе барбы?

Мен билбейм. Тамактануу дисбаланс эмнени билдирет? Ким тең салмактуу диетаны ойлоп тапкан? Учурда эпигенетикада терс ролду ойноп жаткан нерсе - ашыкча тамактануу. Биз ашыкча жейбиз жана семиребиз. Бул учурда биз тамак-аштын 50% таштандыга ыргытабыз. Бул бир чоң көйгөй болуп саналат. Ал эми тамактануу балансы таза соода өзгөчөлүгү болуп саналат. Бул коммерциялык өрдөк.

Өмүрдү узартуу, терапия жана адамзаттын келечеги

Эпигенетика аркылуу адамдын келечегин алдын ала айта алабызбы?

Биз келечек жөнүндө айта албайбыз, анткени биз азыркыны да билбейбиз. Ал эми алдын ала айтуу сууда болжолдоо менен бирдей. Жада калса кофе талаасында да эмес.

Ар бир адамдын өзүнүн эпигенетикасы бар. Бирок, мисалы, жашоонун узактыгы жөнүндө айтсак, анда жалпы мыйзам ченемдүүлүктөрү бар. Мен баса белгилейм - бүгүнкү күндө. Анткени, адегенде тукум куучулук касиеттери буурчакта, анан хромосомаларда, аягында ДНКда көмүлгөн деп ойлочубуз. Чынында эле ДНКда эмес, хромосомаларда экени белгилүү болду. Ал эми азыр биз көп клеткалуу организмдин деңгээлинде эпигенетиканы эске алуу менен, белгилер мурунтан эле буурчакка көмүлгөн деп айта баштайбыз.

Билим дайыма жаңыланып турат.

Бүгүнкү күндө эпигенетикалык саат деген нерсе бар. Башкача айтканда, биз адамдын орточо биологиялык жашын эсептеп чыктык. Бирок алар бүгүнкү күндө биз үчүн заманбап адамдардын үлгүсү менен жасашты.

Кечээки адамды - 100-200 жыл мурун жашаган адамды алсак, ал үчүн бул эпигенетикалык саат такыр башкача болуп чыгышы мүмкүн. Бирок кандай экенин билбейбиз, анткени бул адамдар азыр жок. Демек, бул универсалдуу нерсе эмес жана бул сааттын жардамы менен биз келечектеги адам кандай болорун эсептей албайбыз.

Мындай болжолдуу нерселер кызыктуу, көңүл ачуучу жана, албетте, зарыл, анткени бүгүнкү күндө алар колдоруна куралды - Архимеддегидей рычагды беришет. Бирок азырынча таяныч пункту жок. Эми биз рычаг менен оңду солду кесип, мунун баарынан эмнеге үйрөнсөк болорун түшүнүүгө аракет кылып жатабыз.

ДНК метилизациясы боюнча адамдын өмүрүнүн узактыгы канча? Жана бул биз үчүн эмнени билдирет?

Биз үчүн бул табияттын бүгүнкү күндө бизге берген максималдуу биологиялык жашы болжол менен 40 жыл экенин гана билдирет. Ал эми жаратылышка жемиштүү болгон чыныгы жаш андан да аз. Эмнеге андай? Анткени жашоо үчүн эң маанилүү нерсе – бул өлүм. Эгерде организм жаңы генетикалык вариант үчүн мейкиндикти, аймакты жана азык-түлүк аймагын бошотпосо, анда эртеби-кечпи бул түрдүн бузулушуна алып келет.

Ал эми биз, коом, бул табигый механизмдерге кол салып жатабыз.

Ал эми, азыр ушундай маалыматтарды алгандан кийин, бир нече муундан кийин биз жаңы изилдөө жүргүзө алабыз. Жана биз сөзсүз түрдө биздин биологиялык жашыбыз 40тан 50гө, жада калса 60ка чейин өсөөрүнө күбө болобуз. Анткени биз өзүбүз жаңы эпигенетикалык шарттарды түзөбүз – Рэнди Гиртл чычкандарга жасагандай. Жүнүбүз агарып жатат.

Бирок дагы эле таза физиологиялык чектөөлөр бар экенин түшүнүү керек. Биздин камералар таштандыга толгон. Ал эми жашоодо геномдо эпигенетикалык гана эмес, генетикалык өзгөрүүлөр да топтолуп, жаш курак менен оорулардын пайда болушуна алып келет.

Демек, сергек жашоонун орточо узактыгы сыяктуу маанилүү параметрди киргизүүгө убакыт жетти. Анткени ден-соолукка зыяны узак болушу мүмкүн. Кээ бирөөлөр үчүн бул абдан эрте башталат, бирок баңгизат менен бул адамдар 80 жылга чейин жашай алышат.

Кээ бир тамеки тарткандар 100 жыл жашашат, ал эми сергек жашоо образын кармангандар 30 жашында өлүп же катуу ооруп калышы мүмкүн. Бул жөн эле лотереябы же генетика же эпигенетика жөнүндөбү?

«Ичкичтер ар дайым бактылуу болот» деген тамашаны уккандырсыз. Алар жыйырманчы кабаттан да кулап, сынбай калышы мүмкүн. Албетте, бул болушу мүмкүн. Бирок бул окуяны биз ошол аман калган мастардан гана билебиз. Көпчүлүгү кыйроого учурайт. Тамеки чегүү менен да ушундай болот.

Чынында эле, кант керектөөдөн улам, мисалы, кант диабетине көбүрөөк жакын адамдар бар. Менин досум 90 жылдан бери мугалим болуп иштейт, шекерди кашык менен жейт, кан анализдери нормалдуу. Бирок кандагы кантым көтөрүлө баштагандыктан, таттуулардан баш тартууну чечтим.

Ар бир инсан ар башка. Бул үчүн генетика керек - ДНК түрүндө өмүр бою улана турган бекем негиз. Жана бул эң жөнөкөй генетикалык негиздин айлана-чөйрөгө ыңгайлашуусуна шарт түзгөн эпигенетика.

Кээ бирөөлөр үчүн бул генетикалык негиз, алар башында бир нерсеге көбүрөөк сезимтал болуу үчүн программаланган. Башкалары туруктуураак. Бул эпигенетика менен кандайдыр бир байланышы бар болушу мүмкүн.

Эпигенетика бизге дары түзүүгө жардам бере алабы? Мисалы, депрессиядан же аракечтиктенби?

Мен кантип түшүнбөйм. Жүздөгөн миңдеген адамдарды каптаган окуя болду. Алар бир нече он миңдеген адамдарды алып, анализдеп, андан кийин кандайдыр бир математикалык ыктымалдуулук менен аларда бир нерсе бар, аларда жок нерсе бар экенин аныкташты.

Бул жөн гана статистика. Бүгүнкү изилдөөлөр ак менен кара эмес.

Ооба, биз кызыктуу нерселерди табабыз. Мисалы, бизде геномдо чачырап кеткен метил топтору бар. Анан эмне? Анткени, биз алдын ала билген бирден-бир көйгөйлүү ген чычкан жөнүндө эмес.

Ошондуктан, бүгүнкү күндө биз эпигенетика боюнча максаттуу таасир үчүн курал түзүү жөнүндө айта албайбыз. Анткени ал генетикадан да көп түрдүү. Бирок, патологиялык процесстерге, мисалы, шишик процесстерине таасир этиш үчүн, учурда эпигенетикага таасир этүүчү бир катар терапиялык препараттар изилденүүдө.

Эпигенетикалык жетишкендиктер азыртан эле практикада колдонулабы?

Биз тери же кан сыяктуу денеңиздин клеткасын алып, андан зигота клеткасын жасай алабыз. Ошондон сен өзүң аласың. Анан дагы жаныбарларды клондоштуруу бар - бул өзгөрбөгөн генетика менен эпигенетиканын өзгөрүшү.

– Лайфхаккердин окурмандарына эпигенетик катары кандай кеңеш бере аласыз?

Сиздин ырахаттануу үчүн жаша. Сиз жашылчаларды гана жегенди жакшы көрөсүз - аларды гана жеңиз. Эгер эт кааласаңыз, жеңиз. Эң негизгиси, ал тынчтандырат жана сиз баарын туура кылып жатканыңызга үмүт берет. Сиз өзүңүз менен гармонияда жашашыңыз керек. Бул өзүңүздүн жеке эпигенетикалык дүйнөңүзгө ээ болушуңуз жана аны жакшы башкарышыңыз керек дегенди билдирет.