Metylácia je pridanie jedného atómu uhlíka a troch atómov vodíka k inej molekule. Tento fenomén sa v oblasti zdravotníctva považuje za posledné slovo. Sprevádza takmer všetky telesné funkcie.
Funkcie
Metylové skupiny (atómy uhlíka a vodíka) sa podieľajú na:
- Reakcia tela na stresové situácie.
- Výroba a spracovanie glutatiónu. V tele pôsobí ako kľúčový antioxidant.
- Detoxikácia hormónov, ťažkých kovov a chemických zlúčenín.
- Kontrola zápalu.
- Opravte poškodené bunky.
- Imunitná odpoveď a jej regulácia, boj proti vírusom a infekciám, kontrola produkcie T-prvkov.
Proces metylácie DNA je tiež dôležitý. Pozrime sa na to bližšie.
Epigenetická kontrola vývoja
Metylácia DNA podporuje prenos vzorov do ďalšej generácie buniek počas mitózy. Relatívne nedávno sa zistilo, že proces spájania skupín atómov v koncovkediferencované štruktúry majú jednoznačný vzťah s tvorbou pamäti a synaptickou plasticitou. K. Miller a D. Sweet skúmali metyláciu DNA. Štúdium javu ich priviedlo k záveru, že aktivita metylázy deoxyribonukleovej kyseliny sa u zvierat výrazne zvyšuje počas zapamätania si nových informácií. To prispieva k zníženiu expresie génov, ktoré potláčajú pamäťové procesy. Okrem toho autori poukazujú na ďalší fenomén. Vedci uvádzajú, že aktivácia génu reelínového proteínu, ktorý podporuje zmeny v synaptických spojeniach a podieľa sa na patologickom priebehu schizofrénie, je ovplyvnená tvorbou pamäti. V tomto prípade sú určujúcim faktorom demitalázy-enzýmy, ktoré zabezpečujú demetyláciu DNA (uvoľňovanie z metylových skupín). Zistené fakty nám umožňujú vyvodiť najdôležitejší záver. Metylácia DNA ako jeden z epigenetických mechanizmov, ako aj jej reverzný jav, zohrávajú zásadnú úlohu pri ukladaní a zapamätávaní informácií. Túto myšlienku potvrdzujú výsledky štúdie skupiny E. Costu. Zistilo sa, že demylácia génov pre glutamát dekarboxylázu a reelín môže byť u myší sprostredkovaná malými molekulami, ktoré interferujú s inštaláciou DNA v jadre. Tieto štúdie naznačujú nielen možnosť zmeny prevládajúcej myšlienky formovania pamäte. Tiež naznačujú, že metylácia DNA, ktorá sa predtým považovala za trvalú, je dynamická. Navyše sa dá použiť v terapii.
Funkcie
Myšlienka, že pamäť a metylácia DNA sú prepojené, nie je nová. Podmienenosť synaptického prenosu histónovou acetyláciou už bola stanovená skôr. Tvoria kostru, okolo ktorej sa vinie DNA. Acetylácia vedie k zníženiu afinity histónov k nukleovým kyselinám. V dôsledku toho sa otvára prístup k DNA a iným proteínom spojeným okrem iného s aktiváciou génu. V skutočnosti je aktivita histónacetyltransferázy CREBBP (väzbový proteín), ktorý pôsobí ako kľúčový neuronálny transkripčný faktor, spojená s účinkom tohto proteínu na pamäť. Okrem toho sa pri užívaní inhibítorov históndeacetylázy zistilo zvýšenie dlhodobej pamäti. Viedlo to k zrýchleniu acetylácie histónov.
Hypotézy
Sweet a Miller položili nasledujúcu otázku týkajúcu sa histónovo závislej downregulácie expresie štruktúry. Ak môže hrať úlohu pri regulácii pamäte, mala by metylácia DNA podobný účinok? Tento jav sa považoval predovšetkým za prostriedok na udržanie aktivity štruktúr počas mitózy a tvorby systémov. V zrelom mozgu cicavcov však bola pozorovaná intenzita metyláz, a to aj napriek tomu, že väčšina jeho buniek sa nedelí. Vzhľadom na skutočnosť, že uvažovaný jav prispieva k potlačeniu génovej expresie, vedci nemohli odmietnuť možnosť spojenia medzi metylázami a regulačnými procesmi v neurónoch.
Kontrola predpokladov
Sladký a jehoKolegovia, študujúci metyláciu DNA a význam tohto javu pri tvorbe pamäti, ošetrili úseky hipokampu inhibítormi metyltransferáz deoxyribonukleovej kyseliny. Zistili, že to zabraňuje nástupu dlhodobej potenciácie – posilňovania synaptických spojení v reakcii na aktivitu neurónov. Tento proces určuje fungovanie mechanizmov učenia a pamäte. Vedci tiež zistili, že inhibítory znižujú úroveň metylácie v reelínovej DNA. To naznačovalo jeho reverzibilitu.
Experimenty
Keď sa Sweet a Miller rozhodli posunúť svoj výskum ďalej, začali pozorovať zmeny v metylačných vzorcoch u myší na modeli, v ktorom sa zvieratá učia spájať konkrétne miesto s nepríjemnými stimulmi, konkrétne s miernymi šokmi. Správanie subjektov liečených inhibítormi vyjadrovalo možné ťažkosti s učením. Keď boli umiestnené v prostredí, v ktorom by sa mali báť, mrzli podstatne menej často ako kontrolné zvieratá.
Závery
Ako môže metylácia ovplyvniť pamäť myší? Vedci to vysvetlili nasledovne. V DNA je pomerne veľa miest, ktoré môžu byť ovplyvnené pridaním skupín atómov vodíka a uhlíka. V tejto súvislosti sa vedci rozhodli obrátiť na nasledujúci fenomén. Najprv študovali metyláciu génov, ktorých úloha pri tvorbe pamäte už bola stanovená. Najprv sa zvažovala oblasť, kde sú potlačené pamäťové procesy proteínu fosfatázy. Znížený výrazmôže spôsobiť opak. Skutočne, po hodine kontextového podmieňovania strachu sa hladiny metylácie zvýšili viac ako stonásobne. Hladiny mRNA v hipokampálnej oblasti CA1 zároveň prešli miernym, ale štatisticky významným poklesom. Tento účinok sa nachádza v mozgu zvierat s kombináciou menšieho šoku pre končatiny a novosti kontextu. Individuálne tieto stimuly nemajú žiadny vplyv na metyláciu. V súlade s tým sa spájanie skupín vykonáva výlučne skutočným školením.
Metylácia a starnutie DNA
Problémy veku a onkologické ochorenia patria medzi najdiskutovanejšie témy. Počas mnohých rokov výskumu vedci navrhli rôzne teórie a modely. V súčasnosti však žiadny jediný koncept neodpovedá úplne na všetky otázky. Medzitým je najväčší záujem o hľadanie riešenia problému starnutia o štúdium zmien v génovej aktivite. Najmä profesor Anisimov vyjadril svoj názor na túto záležitosť. Upozorňuje, že expresia (expresia) génov závisí okrem iného aj od metylácie, ktorá môže ovplyvniť rýchlosť starnutia. Až 5 % cytozínových zvyškov kyseliny deoxyribonukleovej prešlo adíciou skupín atómov uhlíka a vodíka za vzniku 5MC (5-metylcytozín). Táto báza sa považuje za jedinú konštantu v DNA vyšších organizmov. Spájanie skupín prebieha v oboch vláknach symetricky. Zvyšky 5mC sú vždy pokryté guanínovými zvyškami. Zároveň aj štruktúryvykonávať rôzne funkcie. Je však dôležité poznamenať, že metylácia sa podieľa na regulácii génovej aktivity. Zmeny v priebehu spájania sa skupín sú spôsobené zlyhaniami na úrovni prepisu.
Reasons
Demetylácia súvisiaca s vekom bola prvýkrát opísaná v roku 1973. To odhalilo rozdiel v stupni separácie skupín v tkanivách potkanov. V mozgu bola demetylácia aktívnejšia ako v pečeni. Následne bol zistený pokles 5mC s vekom v pľúcach, ako aj vo fibroblastových formáciách kože. Vedci naznačili, že vekom podmienená demetylácia predisponuje bunky k nádorovej transformácii. Tento jav možno zjednodušene znázorniť nasledovne. Neaktívny gén je pripojený k metylovej skupine. Pod vplyvom chemických reakcií je odpojený. V súlade s tým sa gén aktivuje. Skupina atómov funguje ako poistka. Čím je ich počet menší, tým bude bunka diferencovanejšia a teda staršia, čím viac ich bude, tým bude mladšia. Klasickým príkladom široko používaným v literatúre je vývoj určitých druhov lososov. Odhalil sa fenomén ich výnimočne rýchleho úhynu bezprostredne po trení. Včera zomierajú mladí jedinci v reprodukčnom veku v krátkom čase. Z biologického hľadiska je týmto javom zrýchlené starnutie, ktoré je sprevádzané masívnou demetyláciou DNA.
Ako pomôcť telu?
Existujú rôzne spôsoby, akomôže zlepšiť vrodenú metyláciu DNA. Medzi najobľúbenejšie patria:
- Jesť čerstvú zeleninu. Odporúča sa najmä listová zelenina. Pôsobia ako zdroj kyseliny listovej, ktorá je nevyhnutná pre správnu metyláciu.
- Užívanie vitamínov B12 a B6, riboflavínu. Ich zdrojom sú vajcia, ryby, mandle, vlašské orechy, špargľa atď.
- Prijímajte dostatok zinku a horčíka. Poskytujú udržanie metylácie.
- Príjem probiotík. Prispievajú k príjmu a vstrebávaniu vitamínov skupiny B a kyseliny listovej.
Dôležité je tiež minimalizovať stresové situácie, vzdať sa zlých návykov (pitie, fajčenie). Treba dbať na to, aby sa do tela nedostali toxické látky. Tieto zlúčeniny prijímajú metylové skupiny, zaťažujú pečeň.
