Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности

Фолиевая кислота является одной из добавок, которые рекомендуется принимать беременным женщинам. Понимание необходимости увеличения запасов в организме фолиевой кислоты на самых ранних этапах беременности стало настоящим триумфом здравоохранения, поскольку ее прием резко сокращает случаи развития расщелины позвоночника у новорожденных[297]. Фолиевая кислота требуется для производства химического соединения под названием SAM

(полностью оно называется s-аденозилметионин). SAM представляет собой молекулу, которая отдает метиловую группу, когда метилтрансферазы ДНК модифицируют ДНК. Если в рационе новорожденных крысят уровни содержания фолиевой кислоты низкие, у них развивается аномальная регуляция импринтинговых областей генома[298]

. Сейчас мы находимся только в самом начале понимания того, насколько положительно может повлиять фолиевая кислота на эпигенетические механизмы.

Ингибиторы гистондеацетилазы в нашем рационе также способны сыграть важную роль в профилактике рака и, возможно, других заболеваний. Пока мы располагаем в основном теоретической информацией по этому вопросу. Маслянокислый натрий в сыре, сульфорафан в спаржевой капусте и диаллиловый дисульфид в чесноке — все это слабые ингибиторы гистондеацетилаз. Исследователи выдвигают предположение, что высвобождение этих соединений из продуктов питания в процессе их переваривания помогает регулировать экспрессию генов и способствует размножению клеток в пищеварительном канале[299]. Теоретически, это может снижать риск развития канцерогенных изменений в толстой кишке. Бактерии в нашем кишечнике также естественным образом продуцируют масляную кислоту из частичек пищи, особенно из растительных продуктов[300]

, что само по себе является достаточным основанием для того, что кушать как можно больше зелени.

Весьма любопытные статистические исследования были проведены в Исландии на тему того, как рацион может оказывать эпигенетическое влияние на заболевание. Они касались редкого генетического расстройства под названием наследственная цистатин-С амилоидная ангиопатия, вызывающего преждевременную смерть в результате инсульта. Для пациентов, страдавших этим заболеванием, была характерна определенная мутация ключевого гена. Благодаря относительной изолированности проживания семей, членами которых были больные, и высокой культуре ведения в Исландии учетных записей, ученым удалось проследить подверженность этому заболеванию различных поколений одних и тех же семей. Полученные ими результаты оказались в высшей степени удивительными. Приблизительно до 1820 года люди с такой мутацией жили в среднем до 60 лет. Между 1820 и 1900 годами продолжительность жизни страдающих этим заболеванием людей резко упала примерно до 30 лет и с тех пор остается на этом уровне. Исследователи в опубликованном ими докладе выдвинули гипотезу, что изменения окружающей среды, начавшиеся в 1820 году и продолжившиеся с того времени, изменили способы, которыми клетки реагировали на вызываемые мутацией эффекты и контролировали их[301].

На конференции, состоявшейся в Кембридже в 2010 году, эта группа исследователей сообщила, что одним из главных факторов изменения окружающей среды в Исландии с 1820 года и по настоящий день стала замена традиционного для населения страны рациона на режим питания, принятый в континентальной Европе[302]

. Привычная прежде для исландцев диета в основном состояла из сушеной рыбы и ферментированного масла. Последнее очень богато масляной кислотой, являющейся слабым ингибитором гистондеацетилазы. Ингибиторы гистондеацетилазы могут менять функции мышечных волокон в кровеносных сосудах[303], что очень характерно для того типа инсульта, от которого гибнут люди с этой мутацией. Пока нет формальных доказательств, что именно сокращение приема с пищей ингибиторов гистондеацетилазы стало причиной смертности в более раннем возрасте представителей исследуемых групп, однако эта гипотеза выглядит достаточно правдоподобной.

Фундаментальная эпигенетика является той научной дисциплиной, в которой наиболее сложно делать какие-либо прогнозы. Наверняка, пожалуй, можно утверждать лишь то, что эпигенетические механизмы будут продолжать неожиданно проявлять себя в самых непредсказуемых областях науки. Достойным примером этому может служить сделанное недавно открытие в области природы циркадных ритмов — естественных околосуточных циклических колебаний физиологических и биохимических процессов, свойственных подавляющему большинству живых существ. Было доказано, что гистоновая ацетилтрансфераза является ключевым белком, участвующим в установлении этого ритма[304], а сам ритм регулируется по меньшей мере еще одним другим эпигенетическим ферментом[305].