Methylace je přidání jednoho uhlíku a tří atomů vodíku k jiné molekule. Tento fenomén je v oblasti zdravotnictví považován za poslední slovo. Doprovází téměř všechny tělesné funkce.
Funkce
Methylové skupiny (atomy uhlíku a vodíku) se účastní:
- Reakce těla na stresové situace.
- Výroba a zpracování glutathionu. V těle působí jako klíčový antioxidant.
- Detoxikace hormonů, těžkých kovů a chemických sloučenin.
- Kontrola zánětu.
- Opravte poškozené buňky.
- Imunitní odpověď a její regulace, boj proti virům a infekcím, kontrola produkce T-prvků.
Proces metylace DNA je také důležitý. Pojďme se na to podívat blíže.
Epigenetická kontrola vývoje
Metylace DNA podporuje přenos vzorů na další generaci buněk během mitózy. Relativně nedávno bylo zjištěno, že proces spojování skupin atomů v koncovcediferencované struktury mají určitý vztah s tvorbou paměti a synaptickou plasticitou. K. Miller a D. Sweet zkoumali metylaci DNA. Studium fenoménu je přivedlo k závěru, že aktivita metylázy deoxyribonukleové kyseliny se u zvířat výrazně zvyšuje při zapamatování nových informací. To přispívá ke snížení exprese genů, které potlačují paměťové procesy. Autoři navíc poukazují na další fenomén. Vědci uvádějí, že aktivace genu pro protein reelin, který podporuje změny v synaptických spojeních a podílí se na patologickém průběhu schizofrenie, je ovlivněna tvorbou paměti. V tomto případě jsou určujícím faktorem demitalázy-enzymy, které zajišťují demetylaci DNA (uvolnění z methylových skupin). Zjištěná fakta nám umožňují vyvodit nejdůležitější závěr. Metylace DNA jako jeden z epigenetických mechanismů, stejně jako její reverzní fenomén, hrají zásadní roli při ukládání a zapamatování informací. Tuto myšlenku potvrzují výsledky studie skupiny E. Costy. Bylo zjištěno, že demylace genů pro glutamát dekarboxylázu a reelin může být u myší zprostředkována malými molekulami, které interferují s instalací DNA v jádře. Tyto studie naznačují nejen možnost změny převládající myšlenky utváření paměti. Naznačují také, že metylace DNA, dříve považovaná za trvalou, je dynamická. Navíc může být použit v terapii.
Funkce
Myšlenka, že paměť a metylace DNA jsou propojeny, není nová. Podmíněnost synaptického přenosu acetylací histonů již byla stanovena dříve. Tvoří kostru, kolem které se vine DNA. Acetylace vede ke snížení afinity histonů k nukleovým kyselinám. V důsledku toho se otevírá přístup k DNA a dalším proteinům spojeným mimo jiné s aktivací genů. Ve skutečnosti byla aktivita histonacetyltransferázy CREBBP (vazebný protein), který působí jako klíčový neuronální transkripční faktor, spojena s účinkem tohoto proteinu na paměť. Při užívání inhibitorů histondeacetylázy bylo navíc zjištěno zvýšení dlouhodobé paměti. Vedlo to ke zrychlení acetylace histonů.
Hypotézy
Sweet a Miller položili následující otázku týkající se histonově závislé downregulace exprese struktury. Pokud může hrát roli v regulaci paměti, měla by metylace DNA podobný účinek? Tento jev byl považován především za prostředek k udržení aktivity struktur při mitóze a tvorbě systémů. Ve zralém savčím mozku však byla pozorována intenzita metyláz, přestože většina jeho buněk je nedělících se. Vzhledem k tomu, že zvažovaný jev přispívá k potlačení genové exprese, nemohli vědci odmítnout možnost spojení mezi metylázami a regulačními procesy v neuronech.
Kontrola předpokladů
Sladký a jehoKolegové, studující metylaci DNA a význam tohoto jevu při tvorbě paměti, ošetřili úseky hippocampu inhibitory metyltransferáz deoxyribonukleové kyseliny. Zjistili, že to zabraňuje nástupu dlouhodobé potenciace – posílení synaptických spojení v reakci na aktivitu neuronů. Tento proces určuje fungování mechanismů učení a paměti. Vědci také zjistili, že inhibitory snižují hladinu metylace v reelinové DNA. To znamenalo jeho reverzibilitu.
Experimenty
Když se Sweet a Miller rozhodli posunout svůj výzkum dále, začali pozorovat změny v metylačních vzorcích u myší na modelu, ve kterém se zvířata učí spojovat konkrétní místo s nepříjemnými podněty, konkrétně mírnými šoky. Chování subjektů léčených inhibitory vyjadřovalo možné potíže s učením. Když byly umístěny do prostředí, ve kterém by se měly bát, mrzly výrazně méně často než kontrolní zvířata.
Závěry
Jak může methylace ovlivnit paměť myší? Vědci to vysvětlili následovně. V DNA je poměrně hodně míst, která mohou být ovlivněna přidáním skupin atomů vodíku a uhlíku. V tomto ohledu se vědci rozhodli obrátit se na následující fenomén. Nejprve studovali metylaci genů, jejichž role při tvorbě paměti již byla stanovena. Nejprve byla zvažována oblast, kde jsou potlačeny paměťové procesy proteinu fosfatázy. Snížený výrazmohlo způsobit opak. Opravdu, po hodině kontextového podmiňování strachu se hladiny metylace zvýšily více než stonásobně. Současně došlo k mírnému, ale statisticky významnému poklesu hladiny mRNA v hipokampální oblasti CA1. Tento účinek se nachází v mozku zvířat s kombinací malého šoku do končetin a novosti kontextu. Jednotlivě tyto stimuly nemají žádný vliv na metylaci. V souladu s tím se spojování skupin provádí výhradně skutečným školením.
Metylace DNA a stárnutí
Problémy věku a onkologická onemocnění patří k nejdiskutovanějším tématům. Během mnoha let výzkumu vědci navrhli různé teorie a modely. Žádný jediný koncept však v současnosti neodpovídá úplně na všechny otázky. Největší zájem o hledání řešení problému stárnutí je přitom studium změn v genové aktivitě. Zejména profesor Anisimov vyjádřil svůj názor na tuto záležitost. Upozorňuje, že exprese (exprese) genů závisí mimo jiné na metylaci, která může ovlivnit rychlost stárnutí. Až 5 % cytosinových zbytků deoxyribonukleové kyseliny prošlo přidáním skupin atomů uhlíku a vodíku za vzniku 5MC (5-methylcytosinu). Tato báze je považována za jedinou konstantu v DNA vyšších organismů. Spojení skupin probíhá v obou vláknech symetricky. Zbytky 5mC jsou vždy pokryty zbytky guaninu. Ve stejné době, strukturyvykonávat různé funkce. Je však důležité poznamenat, že metylace se podílí na regulaci genové aktivity. Změny v průběhu připojování ke skupinám jsou způsobeny chybami na úrovni přepisu.
Důvody
Demethylace související s věkem byla poprvé popsána v roce 1973. To odhalilo rozdíl ve stupni separace skupin v tkáních krys. V mozku byla demetylace aktivnější než v játrech. Následně byl zjištěn pokles 5mC s věkem v plicích, stejně jako ve fibroblastových formacích kůže. Vědci navrhli, že demetylace související s věkem předurčuje buňky k nádorové transformaci. Tento jev lze zjednodušeně znázornit následovně. Neaktivní gen je připojen k methylové skupině. Pod vlivem chemických reakcí dochází k jeho odpojení. V souladu s tím je gen aktivován. Skupina atomů funguje jako pojistka. Čím menší je jejich počet, tím více bude buňka diferencovaná a tedy starší, čím více jich bude, tím bude mladší. Klasickým příkladem široce používaným v literatuře je vývoj určitých druhů lososů. Byl odhalen fenomén jejich výjimečně rychlé smrti bezprostředně po tření. Včera umírají mladí jedinci v reprodukčním věku během krátké doby. Z biologického hlediska je tímto jevem zrychlené stárnutí, které je doprovázeno masivní demetylací DNA.
Jak pomoci tělu?
Existují různé způsoby, jakmůže zlepšit vrozenou metylaci DNA. Mezi nejoblíbenější patří:
- Jíst čerstvou zeleninu. Doporučuje se zejména listová zelenina. Fungují jako zdroj kyseliny listové, která je nezbytná pro správnou metylaci.
- Užívání vitamínů B12 a B6, riboflavinu. Jejich zdrojem jsou vejce, ryby, mandle, vlašské ořechy, chřest atd.
- Přijímejte dostatek zinku a hořčíku. Poskytují udržení methylace.
- Příjem probiotik. Přispívají k příjmu a vstřebávání vitamínů skupiny B a kyseliny listové.
Důležité je také minimalizovat stresové situace, vzdát se špatných návyků (pití, kouření). Je třeba dbát na to, aby se do těla nedostaly toxické látky. Tyto sloučeniny berou methylové skupiny, zatěžují játra.
