Метилювання являє собою приєднання одного вуглецевого і трьох водневих атомів до іншої молекулі. Це явище вважається останнім словом у сфері охорони здоров'я. Він супроводжує здійснення практично всіх функцій організму.

Функції

Метильної групи (вуглецеві та водневі атоми) беруть участь у:

Відповіді організму на стресові ситуації.

Вироблення й переробки глутатіону. Він виступає в якості ключового антиоксиданту в організмі.

Детоксикації гормонів, важких металів і хімічних сполук.

Контроль запальних процесів.

Ремонт пошкоджених клітин.

Імунній відповіді та його регулювання, боротьбі з вірусами та інфекціями, контроль вироблення Т-елементів.

Важливе значення має і процес метилування ДНК . Розглянемо його докладніше.

Епигенетический контроль розвитку

Метилювання ДНК сприяє передачі патернів наступному поколінню клітин при митозе. Порівняно недавно було встановлено, що процес приєднання груп атомів у термінально-диференційованих структурах має певний зв'язок з формуванням пам'яті і синаптичної пластичності. К. Міллер і Д. Світ досліджували метилювання ДНК. Вивчення явища привело їх до висновку про те, що активність дезоксирибонуклеиновокислотной метилази значно зростає у тварин в ході запам'ятовування нової інформації. Це сприяє зниженню експресії генів, якими пригнічуються процеси пам'яті. Крім цього, автори вказують ще на одне явище. Дослідники повідомляють, що на активацію гена протеїну рилина, сприяє зміни синаптичних зв'язків і бере участь в патологічному перебігу шизофренії, впливає формування пам'яті. При цьому обумовлює фактором є демиталази-ензими, що забезпечують деметилювання ДНК (вивільнення від метильних груп). Встановлені факти дозволяють зробити найважливіший висновок. Метилювання ДНК як один з епігенетичних механізмів , а також зворотне йому явище, відіграють істотну роль при зберіганні інформації та запам'ятовуванні. Цю ідею підтверджують результати дослідження групи Е. Коста. Було встановлено, що демитилирование генів глутаматдекарбоксилази і рилина може обумовлюватись у мишей невеликими молекулами, які втручаються в установку ДНК в ядрі. Ці дослідження вказують не тільки про можливості зміни сформованого уявлення про формування пам'яті. Вони вказують також і на те, що вважалося раніше перманентним метилювання ДНК є динамічним. Більш того, воно може застосовуватися терапії.

Особливості

Ідею про те, що пам'ять і метилювання ДНК мають певний зв'язок, не можна назвати новою. Раніше вже було встановлено обумовленість синаптичної передачі ацетилированием гістонів. Вони формують скелет, на який навивається ДНК. Ацетилування призводить до зниження спорідненості гістонів з нуклеїновими кислотами. В результаті відкривається доступ до ДНК і інших білків, пов'язаних, в тому числі, з активацією генів. Насправді, гистон-ацетилотрансферазная активність CREBBP (зв'язуючого білка), що виступає як ключовий транскрипційний фактор нейронів, пов'язувалася з впливом цього протеїну на запам'ятовування. Крім того, було виявлено посилення пам'яті довготривалого характеру в процесі використання інгібіторів гистон-дезацетилаз. Воно приводило до прискорення ацетилювання гістонів.

Гіпотези

Світ і Міллер задалися наступним питанням щодо гистон-залежного придушення експресії структур. Якщо воно може відігравати певну роль у регулюванні пам'яті, призведе до аналогічного ефекту метилювання ДНК ? Це явище розглядалося переважно як засіб підтримки активності структур при митозе і формуванні систем. Однак у подорослішала мозку ссавців спостерігалася інтенсивність метилаз, незважаючи на те, що більша частина його клітин є неделящейся. У зв'язку з тим, що даний феномен сприяє придушення експресії генів, вчені не могли відкидати ймовірність зв'язку метилаз та регуляторних процесів у нейронах.

Перевірка припущень

Світ і його колеги, досліджуючи метилювання ДНК, значення цього явища у формуванні пам'яті, обробляли зрізи гіпокампу інгібіторами дезоксирибонуклеинокислотних метилтрансфераз. Вони виявили, що це попереджає початок довготривалої потенциации – зміцнення синаптичних зв'язків як реакцію на нейронну активність. Цей процес обумовлює дію механізмів навчання і пам'яті. Вчені виявили також, що інгібітори зменшували рівень метилування ДНК рилина. Це вказувало на його оборотність.

Експерименти

Вирішивши піти далі у своїх дослідженнях, Світ і Міллер почали спостереження за змінами в паттернах метилування у мишей в моделі, в рамках якої тварини вчаться пов'язувати розташування з неприємними стимулами, зокрема, слабким шоковим впливом. Поведінка піддослідних, які отримували інгібітори, виражало можливі складності навчання. Опиняючись в обстановці, в якій у них повинен був виникнути страх, вони завмирали значно рідше, ніж контрольні тварини.

Висновки

Яким чином метилювання могло впливати на пам'ять мишей? Вчені пояснили це наступним. В ДНК є досить багато ділянок, на які може впливати приєднання груп атомів водню і вуглецю. У зв'язку з цим дослідники вирішили звернутися до наступного явищу. Вони вивчили в першу чергу метилювання генів, роль яких у формуванні пам'яті вже була встановлена. Спершу був розглянутий ділянку, на якій процеси пам'яті білка фосфатази придушуються. Зниження експресії могло б викликати зворотне явище. Дійсно, через годину контекстуального зумовлювання страху рівень метилування зросла більше ніж у сто разів. При цьому мРНК-рівні в районі гіпокампа СА1 зазнали слабкого, але статистично значимого зниження. Цей ефект виявляється в мозку тварин при поєднанні незначного шокового впливу на кінцівки і новизни контексту. Окремо ці стимули не забезпечують ніякого впливу на метилювання. Відповідно, приєднання груп здійснюється виключно при цьому навчанні.

Метилювання ДНК і старіння

Проблеми віку і появи онкологічних захворювань є одними з найбільш обговорюваних тем. За багато років досліджень вчені пропонували різні теорії і моделі. Однак жодна концепція на даний час не відповідає на всі питання. Між тим, найбільший інтерес в рамках пошуку вирішення проблеми старіння представляє дослідження зміни генної активності. Зокрема, свою думку з цього приводу висловив професор Анісімов. Він вказує на те, що прояв (експресія) генів залежить, серед іншого, від метилювання, що може впливати на швидкість старіння. До 5% залишків цитозина дезоксирибонуклеїнової кислоти пройшли приєднання груп вуглецевих і водневих атомів з утворенням 5мЦ (5-метилцитозина). Це підстава вважається єдиним постійним в ДНК вищих організмів. Приєднання груп має місце в обох нитках симетрично. Залишки 5мЦ завжди прикриваються залишками гуаніна. При цьому структури виконують різні функції. Однак важливо відзначити, що метилювання бере участь у регуляцію генної активності. Зміни в ході приєднання груп обумовлюється збоями в рівні транскрипції.

Причини

Вікове деметилювання вперше було описано у 1973 р. При цьому була виявлена різниця ступеня відділення груп у тканинах щурів. У мозку деметилювання йшло активніше, ніж в печінці. Згодом було встановлено зниження 5мЦ з віком в легенях, а також фибробластових утвореннях шкіри. Дослідники припустили, що вікове деметилювання обумовлює схильність клітин до пухлинної трансформації. Це явище можна представити простими словами наступним чином. Неактивний ген з'єднується з метильною групою. Під впливом хімічних реакцій відбувається її від'єднання. Відповідно, ген активізується. Група атомів виконує функції запобіжника. Чим менша їх кількість, тим більше буде диференційована клітина і, відповідно, старше, чим їх більше – тим вона молодша. Як класичного прикладу, широко використовується в літературі, можна навести розвиток певних видів лососевих. Виявлено феномен їх виключно швидкої загибелі безпосередньо після нересту. Вчора ще молоді особини в репродуктивному віці гинуть протягом нетривалого часу. У біологічному плані цей феномен являє собою прискорене старіння, яке супроводжується масштабним деметилированием ДНК.

Як допомогти організму?

Існують різні способи, за допомогою яких можна поліпшити вроджене метилювання ДНК. Серед найбільш популярних слід назвати:

Вживання в їжу свіжої зелені. Особливо рекомендовані листові овочі. Вони виступають як джерела фолієвої кислоти, необхідної для забезпечення правильного метилювання.

Прийом вітамінів В12 і В6 рибофлавіну. Їх джерелами є яйця, риба, мигдаль, волоські горіхи, спаржа та інші

Прийом достатньої кількості цинку і магнію. Вони забезпечують підтримку метилювання.

Прийом пробіотиків. Вони сприяють отриманню і засвоєнню вітамінів В-групи і фолієвої к-ти.

Важливо також мінімізувати стресові ситуації, відмовитися від шкідливих звичок (вживання спиртного, куріння). Необхідно уважно стежити за тим, щоб в організм не потрапляли токсичні речовини. Ці сполуки забирають метильної групи, навантажують печінку.