Ирина Мальцева - Эпигенетика. Управляй своими генами

Другой группой ученых было заявлено, что низкобелковая(низкоказеиновая) диета в период беременности вызывает эпигенетические изменения в печени потомства крыс. Сообщалось о более высокой экспрессии MBD 2и DNMT 1и DNMT 3aи отсутствии изменений в глобальном паттерне метилирования ДНК, хотя наблюдалось гиперметилирование важной области контроля импринтинга( ICR). Но при добавлении к питанию при низкобелковой диете фолиевой кислоты гиперметилирование ICR было ослаблено, и уровни мРНК MBD 2и DNMT были аналогичны тем, которые наблюдались в контрольной группе (Гонг и др., 2010).

Еще в одном исследовании наблюдались изменения микроРНК у потомства матерей, у которых была высокожировая диетаво время беременности и лактации. Количество одной из наиболее сильно экспрессируемых микроРНК в печени, miR-709, была снижена у потомства. Это неблагоприятный факт, так как miR-709 способна блокировать экспрессию MeCP 2и MBD 6при более высоких уровнях белка, а не жиров.

В другом исследовании изучалось влияние употребления алкоголяна эпигенетические изменения. Этанол неблагоприятно воздействует на метионин и другие липотропы. Длительное употребление алкоголя связано со снижением усвоения фолатов и нарушением транспорта фолатов к плоду (Резендис и др., 2013).

Также было обнаружено, что дефицит холинасвязан с увеличением метилирования ДНК и инактивированных генов, включая MBD 3и DNMT.

Новорожденные, страдающие фетальным алкогольным синдромом [13] Фетальный алкогольный синдром развивается у детей женщин, употребляющих алкоголь во время беременности. Может иметь целый ряд психических и/или физических дефектов, включая микроцефалию, неврологические нарушения, характерные черты лица и дефицит роста. , имеют отклонения, соответствующие нарушению эпигенетической регуляции, а также задержку роста. Пищевые добавки с липотропами, как сообщается, облегчают некоторые эффекты потребления алкоголя беременной матерью для потомства. Дефицит питательных веществ в целом также оказывает влияние на метилирование ДНК и действие белка MBD.

Ограничение калорийности рационаво время беременности снижает экспрессию генов транспортеров глюкозы в плаценте за счет усиления метилирования ДНК и рекрутирования MeСР 2(Гангули и др., 2014).

Употребление будущим отцом (самцом) алкоголяменяет уровень метилирования ДНК и экспрессии DNMT в сперме (на модели у животных) (Резендис и др., 2013).

У потомства мышей, отцы которых придерживались низкобелковой диеты, отмечались низкие уровни метилирования гистонов и гиперметилирование специфических промоторов ДНК в печени (Карон и др., 2010).

У мышей и крыс высоко жировое питаниеотцов приводило к аберрантному метилированию ДНК и профилю микроРНК у потомков мужского пола (Фулстон и др., 2013) и более низкому метилированию геноспецифической ДНК наряду с аберрантной экспрессией более 600 генов в поджелудочной железе у потомства женского пола соответственно.

У новорожденных крыс, которые находились на высокоуглеводной диете, развилась инсулинорезистентность и ожирение во взрослом возрасте. Молекулярный анализ выявил повышенное метилирование ДНК в промоторе инсулин-чувствительного гена транспортера глюкозы (Glut4) и усиление рекрутирования MeCP 2и DNMT, снижающее экспрессию Glut4 в скелетной мышце (Райчаудури и др., 2014).

Известно, что метилдефицитная диетавызывает гепатоцеллюлярную карциному (рак печени). В печени взрослых крыс, находящихся на диете с отсутствием метионина, фолата и холина, повышались уровни РНК MBD 2и белка и снижались уровни белка MeСР 2в печени in vivo (Эсфандиари и др., 2003). Уменьшение уровня MeСР 2часто связано с раком печени. Кроме того, на ранних стадиях гепатоцеллюлярной карциномы у животных повышались уровни экспрессии MBD 1-3и уровни белка MBD 1, MBD 2и MBD 4(Гошал и др. 2006).

С другой стороны, некоторые пищевые вещества способны предотвратить развитие заболеваний. Например, антоцианы и эллагитанниныявляются защитными антиоксидантными и противовоспалительными соединениями, присутствующими в черных ягодах. Благотворное влияние на предраковые состояния толстой кишки было продемонстрировано у мышей, получавших 5 % от калорийности рациона в виде черных ягод.

Генетической моделью язвенного колита является нокаут по гену интерлейкина-10. Мыши, получавшие в питании черные ягоды, имели меньшую изъязвленность кишечника по сравнению с контрольной группой, не получавшей в питании антоцианы и эллагитанины (Ванг и др., 2013б). Кроме того, выводы авторов указывают на подавление аберрантных эпигенетических событий, так как происходит восстановление промоторного деметилирования генов опухолевого супрессора, вследствие чего повышается экспрессия мРНК.

Также уровни белков MBD 2, DNMT и HDAC были снижены в костном мозге мышей, получавших в питании черные ягоды с химически индуцированным язвенным колитом.

Генистеин, диетический изофлавон, имеет влияние на метилирование ДНК. Это было показано на специфических генах рака в клеточных культурах и на модельных животных (Жанг и Чен, 2011). Трансгенерационный эффект наблюдался от самок грызунов, питание которых включало генистеин. У потомства наблюдались изменения паттерна метилирования ДНК путем изменения цвета шерсти (Долиной и др., 2006).

В другой работе показано, что в клетках опухоли почек введение генистеина вызывало деметилирование промотора гена BTG3, часто гиперметилированного. Кроме того, лечение генистеином, введенным с деметилирующим агентом, привело к снижению активности DNMT и MBD 2, а также повышению активности HAT, что подтверждает эффективность кандидата для эпигенетической терапии (Маджид и др., 2009).

Полифенолы из фруктов и овощей также могут воздействовать на эпигенетические механизмы. Особый полифенол, полученный из зеленого чая, обладает эффектом, антиоксиданта и имеет противовоспалительные свойства. Анализ in vitro клеток рака предстательной железы, подвергшихся воздействию основных компонентов зеленого чая, показал снижение уровня мРНК и белка MBD 1, MBD 4и MeСР 2и изменение метилирования ДНК (Пандей и др., 2010).

Ресвератролв основном содержится в черном винограде, но также встречается в нескольких растениях и является полифенолом, который, как известно, влияет на эпигенетику. Глушение экспрессии гена BRCA 1из-за гиперметилирования промотора является находкой при раке молочной железы. Исследования in vitro показали, что введение ресвератрола снижает метилирование BRCA 1и, следовательно, набор DNMT и MBD 2(Папустис и др., 2012).