Епигенетичен превключвател за затлъстяване Max-Planck-Gesellschaft
Затлъстяването понякога може да бъде изключено
Отдавна е известно, че затлъстяването е в гените. Ново проучване на изследователи от Фрайбург от Института по имунобиология и епигенетика на Макс Планк сега показва, че е от решаващо значение и начина на регулиране на тези гени. Учените, водени от Андрю Попислик, откриха епигенетичен превключвател, който води до нормално или наднормено тегло при хора с идентични гени като еднояйчни близнаци. Превключвателят работи като класически превключвател на светлината, а не като безстепенен димер. Резултатите от изследването променят нашето разбиране за това как епигенетичното влияние контролира дейността на нашите гени и по този начин може да доведе до затлъстяване.
Над половин милиард души на земята са твърде дебели. Наднорменото тегло и затлъстяването представляват значителни здравословни проблеми, тъй като те често са отправна точка за вторични заболявания на сърдечно-съдовата система, рак или диабет. ДНК е до голяма степен отговорна за нашето тегло, но не само. Факторите на околната среда също оказват значително влияние върху нашето тегло.
Изследователската група на Андрю Попислик от Института по имунобиология и епигенетика на Макс Планк във Фрайбург се интересува от това как епигенетичните ефекти могат да повлияят на нашата податливост към болести и тяхното развитие. Отправната точка на откритието се формира от мишки, в които има само едно копие на гена Подстригване28 е в генома. В предишни проучвания на Ема Уайтлоу от Бризбейн, мишките показват големи колебания в теглото дори при строго контролирани идентични условия на околната среда. И че въпреки че животните са били генетично идентични, т.е. те имаха абсолютно една и съща ДНК. „Бяхме очаровани от данните, тъй като те предполагат епигенетичен феномен,“ казва Андрю Попислик.
Или дебел, или тънък
Когато изследователите на Макс Планк разгледат отблизо разпределението на теглото на голям брой от тези генетично идентични животни, стана ясно, че по-голямата част от тежестите могат да бъдат разделени на две групи. Изследваните мишки бяха или с нормално тегло, или с наднормено тегло. Едва ли обаче имаше междинни етапи. "Бяхме изненадани, че при един и същ генотип се появиха две много различни, но много стабилни форми", казва Кевин Далгаард, първият автор на изследването.
При сравняване на общата генна експресия на тези две групи с тегло, изследователите се натъкнаха на мрежа от така наречените „отпечатани гени“, които бяха по-малко активни при мишките с наднормено тегло. „Отпечатани гени“ са гени, в които е активна само версията от майката или версията от бащата. Когато изследователите изключиха едно от двете копия на импринтираните гени и по този начин намалиха активността на гените в мрежата, отново се появиха животни или с нормално или с наднормено тегло. Тези данни, събрани в сътрудничество с екипи от Кеймбридж, водени от Ан Фергюсон-Смит, Стив О'Рахили, Джайлс Йео и Антъни Кол, предполагат, че тази мрежа действа като вид превключвател, който превключва към нормално - или фенотип с наднормено тегло.
„След като натиснете превключвателя, телесното тегло се дава за цял живот“, казва Андрю Попислик. Затлъстяването не спазва генетичните закони на Мендел. „Сега знаем за епигенетичния превключвател, че работи по различен начин от очакваното: не като димер, а като типичен превключвател на светлината - включен или изключен, нормален или с наднормено тегло.“
Сега изследователите също искаха да знаят дали има подобен превключвател при хората. Заедно с Antje Koerner и Kathrin Landgraf, специалисти по детско затлъстяване в университетската болница в Лайпциг, те изследваха проби от мастна тъкан от деца с нормално тегло и с наднормено тегло. Резултатите показват, че около половината от децата с наднормено тегло показват променени нива на експресия на Trim28 и импринтираната генна мрежа. Когато учените също изследваха публично достъпни данни от изследвания на близнаци, те откриха подобна тенденция там. Тези резултати предполагат, че превключвателят, открит при мишки, съществува и при хората.
Полифенизмът се открива за първи път при бозайници
„Превключването, което описахме, може не само да помогне да се разбере взаимодействието между генетичните и епигенетичните фактори при болестите. Това също може да промени начина, по който гледаме на еволюцията “, казва Андрю Попислик. Феноменът, който може ясно да различи фенотипни характеристики на даден организъм с идентичен генотип, е известен в растителното и животинското царство под термина полифенизъм. Типичен пример са медоносните пчели, при които пчелни майки или работни пчели могат да излязат от една и съща ДНК.
Проучването на изследователите от Фрайбург сега предполага, че полифенизмът може да се намери и при бозайници и хора. Такъв епигенетичен превключвател, който произвежда значително различни характеристики с една и съща ДНК, може да означава предимство на селекцията в еволюцията. "Полифенизмът може да представлява буфер. Ако, например, един израз вече не предлага отговор на лошите условия на живот, полифенизмът може да даде възможност на план Б, който допринася за оцеляването на вида", казва Pospisilik.
Възможни са епигенетични терапии срещу затлъстяване и други заболявания
Резултатите от изследването не само разкриват поле на нови еволюционни теоретични съображения. В същото време те предлагат и нови прозрения в епигенетичните терапии за различни заболявания. Ключово откритие за бъдещи терапии е, че този епигенетичен превключвател не работи като димер, а по-скоро произвежда две различни форми на организма по много стабилен начин. „Следващото нещо, което искаме да разберем, е дали можем да повлияем на този превключвател или чрез промяна на диетата си, чрез намаляване на стреса или чрез лекарства. Надяваме се, че по този начин можем за постоянно да превключим системата от наднормено тегло към нормално тегло “, казва Pospisilik.