Dołącz do czytelników
Brak wyników

Zdrowie i choroby , Laboratorium

19 września 2016

Geny czy środowisko?

0 1235

Geny czy środowisko? Co ma większy wpływ na nasze życie, co determinuje nasz los? Współczesne badania każą całkowicie przeformułować ten fundamentalny spór. Geny i środowisko.

Bliźnięta jednojajowe są do siebie podobne jak dwie krople wody. Przynajmniej pozornie. Bo gdy przyjrzymy im się bliżej, uważniej, z pewnością zdołamy dostrzec subtelne różnice, i to zarówno w ich zachowaniu, jak i wyglądzie. Znane są też przypadki, że jedno z bliźniąt cierpi na chorobę dziedziczną, podczas gdy drugie jest zupełnie zdrowe. Jak to możliwe – zapyta ktoś... Przecież posiadają identyczny genom!

Geny nie są jedynym czynnikiem, który determinuje nasze życie. Epigenetyka, nowa dyscyplina naukowa, bada, jakie ślady pozostawiają w genomie doświadczenia życiowe. Analizuje m.in., w jaki sposób identyczna informacja genetyczna poddana wpływom zewnętrznym zmienia się, czego skutkiem są różne cechy organizmu. Epigenetycy – w odróżnieniu od genetyków badających elementy genomu, DNA w chromosomach w jądrze komórki – koncentrują się na szukaniu odpowiedzi na pytanie, jak sterowane jest 20–30 tysięcy ludzkich genów, dlaczego jeden z nich „włącza” jakąś cechę dziedziczną, a inny ją „wyłącza”. Wyniki ich badań mogą zrewolucjonizować nasze wyobrażenie o współpracy naszych genów i otoczenia.

POLECAMY

Kwas deoksyrybonukleinowy (nazwa współczesna, dawniej: dezoksyrybonukleinowy), DNA, można porównać do taśmy magnetofonowej. Zapisane na niej informacje można „odsłuchać” tylko wtedy, jeśli zna się klucz zapisu i dysponuje odpowiednio działającym „magnetofonem”. – Właśnie tym zajmuje się epigenetyka – wyjaśnia Bryan Turner, profesor genetyki eksperymentalnej z University of Birmingham. – Bada ona właściwości komórek, które są utrwalone pośrednio w sekwencji DNA, czyli w łańcuchu złożonym z genów, a pomimo tego są przekazywane dalej do „komórek-córek”. Oprócz informacji dziedzicznej określają one różne molekularne mechanizmy, aktywujące niektóre cechy genetyczne. Ważną rolę odgrywają przy tym tzw. grupy metylowe, które są „przypięte” przez komórkę do określonych odcinków DNA lub mogą zostać z niego usunięte. Jeśli te cząsteczki znajdują się w jednym z genów, to jest on wyłączony.

– Białka, które są niezbędne do przepisywania informacji genetycznej w RNA, czyli czynniki transkrypcyjne, nie mogą się wiązać z DNA – wyjaśnia z kolei Ingrid Grummt, biolog molekularny z Niemieckiego Ośrodka Badań Onkologicznych w Heidelbergu. – W podobny sposób działają tzw. histony, które służą DNA jako pomoc przy „pakowaniu” informacji genetycznej. Wokół tych białek owija się przypominająca sznur pereł nić z materiałem genetycznym w jądrze komórkowym. Geny w „zapakowanych” w ten sposób obszarach są wyłączone. Natomiast grupy acetylowe przywiązane do histonów obluzowują to opakowanie i ułatwiają tym samym odczytywanie DNA.


Identyczny kod, różne bliźnięta
W 2005 roku epigenetycy z Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas w Madrycie zbadali pod kierunkiem Manela Estellera 80 jednojajowych bliźniąt w wieku od 3 do 74 lat. Z badanymi przeprowadzono wywiady; pytano ich m.in. o życiowe przyzwyczajenia, o to, jak się odżywiają, czy uprawiają sport, czy palą papierosy lub piją regularnie alkohol. Następnie badacze określili stopień metylacji i acetylacji genomu uczestników badania.
Wynik był zaskakujący. Podczas gdy u najmłodszych par bliźniąt aktywność genów była identyczna, to u starszych widać było wyraźne różnice. U bliźniąt jednojajowych wraz z wiekiem ujawniały się coraz większe różnice epigenetyczne. Co je wywołało? Esteller z zespołem uważają, że zjawisko to tłumaczyć mogą przypadkowe zmiany w aktywności genów, które sumują się przez całe życie jako „epigenetyczny dryft”. Jednak bardziej przekonująca jest według nich teoria, w myśl której za zmiany odpowiedzialne są czynniki środowiskowe – różnice epigenetyczne najbardziej widoczne były u bliźniąt, które żyły osobno, w różnych środowiskach.

To, że czynniki środowiskowe mogą włączać lub wyłączać pewne sekwencje genów, udowodniono w eksperymentach z udziałem zwierząt. Przypadek taki opisał w 2004 roku Michael Meaney, psychiatra z McGill University w Montrealu. Gdy młode szczury były rzadko lizane lub czyszczone przez swoje matki, czyli otrzymywały zbyt mało zainteresowania, w późniejszym życiu silniej reagowały na stres. Analizy biochemiczne ujawniły również, że sposób obchodzenia się matek ze swoim potomstwem wpłynął na zmiany w DNA młodych szczurów, przy czym nie doszło wcale do mutacji genetycznej. W komórkach hipokampu bardziej zestresowanych szczurów do genu odpowiedzialnego za tzw. receptor glukokortykoidowy częściej przyłączały się grupy metylowe, co hamowało aktywność tego genu. Natomiast zmniejszona aktywność genu skutkowała mniejszą ilością receptora i nieprawidłowym przebiegiem reakcji na stres. Innymi słowy: nieszczęśliwe dzieciństwo sprawiło, że szczury były niezdolne do walki ze stresem, przynajmniej od strony epigenetycznej.

Czy negatywne doświadczenia z dzie[-]ciństwa odciskają podobne piętno także na ludzkim życiu? Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół Mea[-]neya przeprowadził badania na niezwykłym materiale – zwłokach samobójców. Naukowcy zbadali gen NR3C1, kodujący receptor glukokortykoidowy, w hipokampach 12 dorosłych osób, które w dzieciństwie były wykorzystywane seksualnie i fizycznie. Ich podejrzenie potwierdziło się – tkanka ofiar traumatycznych wydarzeń zawierała mniej RNA informacyjnego, czyli odpisów danego genu, niż tkanka osób z grupy kontrolnej, które co prawda popełniły samobójstwo, ale w dzieciństwie nie doznały żadnych cierpień ze strony dorosłych. Kolejne badania ujawniły, że tę blokadę genu także można wytłumaczyć nagromadzeniem grup metylowych.

Piętno rodzicielskie
Czy doświadczenia i związane z nimi zmiany epigenetyczne można „przekazywać” z pokolenia na pokolenie? Odpowiedź na to pytanie próbowali znaleźć w 2008 roku brytyjscy genetycy Anthony Isles i Lawrence Wilkinson z Cardiff University. W jednym ze swoich badań wykazali oni, że troskliwość szczurzych matek wpływa nie tylko na poziom odporności młodych na stres, ale także sprawia, że owe młode przekazują później potomstwu umiejętność opiekuńczego zachowania.
Tak więc mózgi małych szczurów, które były rozpieszczane przez swoje matki, pr...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Sprawdź, co zyskasz, kupując prenumeratę.

Zobacz więcej

Przypisy