Метилированием ДНК называют модификацию молекулы ДНК без изменения ее нуклеотидной последовательности. Метилирование ДНК вызывает модификацию генома, которая работает в клеточных процессах: структуре и стабильности хромосом, транскрипции ДНК и эмбриональном развитии. Метилирование ДНК влияет на старение и многие недуги.
Метилирование ДНК изменяет геном человека и может влиять на старение и многие болезни. Одним из основных генов метилирования является ген MTHFR, самый изученный в нутригеномике. Этот ген участвует в превращении гомоцистеина в метионин с помощью фолиевой кислоты. Он также задействован в переработке серосодержащих аминокислот и производстве глутатиона, нашего главного антиоксиданта.
Метилирование ДНК изменяет геном человека
Что такое метилирование?
Ген MTHFR является ключевым игроком в этом процессе. Ген MTHFR кодирует белок МТНFR (метилентетрагидрофолатредуктазу) – фермент, участвующий в превращении гомоцистеина в метионин при наличии кофакторов – витамина В6, витамина В12 и фолиевой кислоты.
Ген МТНFR имеет несколько вариантов. Например, люди с двумя копиями варианта Rs1801133 или С677Т (всего 4% населения) продуцируют фермент МТНFR, активность которого снижена примерно на 70%.
Метилирование ДНК вызывает важнейшую модификацию генома, которая участвует в регуляции многих клеточных процессов. Эти процессы включают структуру и стабильность хромосом, транскрипцию ДНК и эмбриональное развитие.
Преобразование фолиевой кислоты в MTHF (или метилтетрагидрофолат) включают в себя множество ферментов, включая MTHFR:
- Одна из молекул, затронутых этим путем, участвует в создании ДНК.
- Другая, MTR или метионинсинтаза, преобразует гомоцистеин в метионин. Он нуждается в витамине B12 и 5-MTHF, чтобы функционировать.
- Конечным результатом цикла метилирования является метионин, но он также производит другие соединения, важные для антиоксидантной защиты, такие как глутатион и влияет на метаболизм фолиевой кислоты.
Но если цикл метилирования становится менее эффективным – например, если активность гена MTHFR снижена, а гомоцистеин недостаточно преобразуется в метионин, то происходит накопление гомоцистеина. Высокие показатели гомоцистеина являются большим фактором риска многих заболеваний – от воспаления и болезней сердца до диабета, аутоиммунных заболеваний (таких как псориаз), неврологических проблем, рака и других.
Что такое ген MTHFR?
Ген MTHFR кодирует фермент, известный как метилентетрагидрофолатредуктаза или MTHFR. Этот фермент отвечает за превращение 5, 10-метиленового ТHF в 5-метиловый ТHF, который необходим для превращения гомоцистеина в метионин.
MTHFR также играет центральную роль в трансформации фолиевой кислоты в SAM (аденозилметионин), универсальный метильный донор в клетках, и влияет на статус метилирования ДНК.
Типы метилирования ДНК
Представленные здесь паттерны метилирования и деметилирования могут оказывать влияние на здоровье, старение и хронические заболевания, например, на риски развития рака.
Хотя избыточное и недостаточное метилирование может быть вредным, важно понимать, какие конкретные гены “включаются“ или “выключаются“. Активация или деактивация некоторых ключевых генов или областей может привести к наиболее серьезным осложнениям для здоровья (например, как гипометилирование так называемых повторяющихся последовательностей при раке).
Гиперметилирование ДНК
Здоровый организм имеет определенный уровень метилирования. Нерегулярная и чрезмерно метилированная ДНК может изменить активность гена, не позволяя ему делать то, на что он запрограммирован. Изменения в расположении метильных групп могут вызывать заболевания.
Такие последствия могут приводить к таким болезням, но не ограничиваются только ими:
- Снижение функции иммунной системы.
- Снижение энергии и возможностей физической активности.
Слишком сильное метилирование ДНК может инактивировать и снижать экспрессию определенных генов-супрессоров опухоли, что способствует развитию рака.
Кроме того, внешние факторы окружающей среды могут изменять метилирование. Другими словами, в то время как аномальное метилирование в ДНК может быть передано по наследству, этот баланс также может быть изменен всем, что нас окружает.
Гипометилирование ДНК
.
И хотя считалось, что гиперметилирование чаще встречается при раке, более поздние исследования показали, что гипометилирование также играет определенную роль в онкологических заболеваниях. Гипометилирование может быть полезно при раке в краткосрочной перспективе, но оно также может ускорить рост опухоли.
Метилирование при раке было описано фразой – “слишком много, но также слишком мало”. При раке некоторые части ДНК пере-метилированы, а другие недо-метилированы, что приводит к полному дисбалансу нормального цикла метилирования ДНК.
Деметилирование ДНК
Деметилирование ДНК также может играть определенную роль в образовании злокачественных опухолей.
Во время развития эмбриона этот процесс имеет решающее значение. Ученые долго пытались понять, как сложные биохимические сигналы передаются в эмбрионе, чтобы идентичные стволовые клетки могли развиться в специализированные клетки, ткани и органы. Деметилирование происходит в ранних эмбрионах и имеет важное значение для дифференцировки стволовых клеток в определенные типы клеток. Оказалось, что участки ДНК включаются или выключаются, а затем модифицируются с помощью деметилирования для здорового развития организма.
Деметилирование устраняет модификацию нуклеотидов ДНК.
Метилирование и старение: эпигенетические часы
Но с возрастом только определенные участки ДНК, CpG-островки, становятся сверх-метилированными, в то время как остальные части ДНК – остаются недо-метилированными. Такое состояние считается признаком старения.
”. Но есть также “дрейф”, присущий каждому человеку, паттерн, немного отличающийся от общей популяции, который называется “эпигенетическим дрейфом”, что чаще всего исследуется учеными.
В принципе, основываясь на вашем паттерне метилирования ДНК, ученые могли бы определить ваш “эпигенетический возраст” и сравнить его с вашим фактическим возрастом. Исходя из этого, вы можете быть эпигенетически моложе или старше. И если вы эпигенетически старше, это может указывать на большую вероятность проблем со здоровьем в ближайшее время.
Варианты гена MTHFR
Генетические вариации в гене MTHFR приводят к снижению активности фермента MTHFR и связаны с рядом заболеваний и состояний организма, включая сердечно-сосудистые болезни, неврологические дефекты, некоторые формы рака, психические расстройства, диабет и осложнения беременности.
rs1801133 (MTHFR C677T)
Аллель А этого полиморфизма связан со снижением активности фермента MTHFR, повышением общего уровня гомоцистеина и изменением распределения фолиевой кислоты. (1) У людей с аллелем А наблюдается снижение нормальной активности MTHFR на 35%, а у людей с генотипом АА – на 70%. (5)
Особенности rs1801133:
- Генотип AA показывает снижение активности фермента MTHFR на 70%.
rs1801131 (MTHFR A1298C)
Эта мутация также влияет на активность фермента MTHFR и уровень гомоцистеина, но в меньшей степени, чем rs1801133. (1)
Ферментативная активность MTHFR у людей с одним минорным аллелем в мутации rs1801133 ниже, чем активность, присутствующая при одном минорном аллеле в мутации rs1801131.
Повышение уровня гомоцистеина в крови может увеличить восприимчивость к ряду заболеваний.
Ряд исследований связал полиморфизмы MTHFR, особенно rs1801133, с различными заболеваниями, но результаты иногда были противоречивы. Это противоречие можно объяснить небольшими размерами выборки и этническими факторами, влияющими на презентацию заболеваний в различных популяциях по всему миру.
Заболевания, связанные с мутациями гена MTHFR
Ассоциация между данным генотипом и состоянием организма или болезнью не обязательно означает, что генотип вызывает эту болезнь. Тем не менее, аллель A в полиморфизме rs1801133 был связан со многими заболеваниями, включая:
- Заболевания сердца при снижении уровня фолиевой кислоты.
- Высокое кровяное давление (также при генотипе GG MTHFR rs1801131).
- Депрессия (высокий уровень гомоцистеина и дисфункция метаболических путей метилирования имеют решающее значение для синтеза норадреналина и серотонина).
- Болезнь Альцгеймера.
- Деменция.
- Болезнь Паркинсона.
- Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) (при rs1801131).
- Мигрени с аурой или без нее. Другое исследование показало, что генотип АА был обратно связан с мигренями. Однако у людей с генотипом АА, у которых были мигрени, значительно чаще возникали проблемы с сердцем.
- Шизофрения.
- Униполярное депрессивное расстройство и биполярное расстройство.
- Нарушение слуха.
- Снижение плотности костной ткани в позвоночнике и его шейном отделе.
- Заболевания периферических артерий.
- Худшие исходы при терминальной стадии заболевания почек.
- Рецидивирующая потеря беременности (выкидыши).
- Преэклампсия – серьезное осложнение беременности.
- Синдром Дауна у ребенка (если у матери есть один или оба аллеля А).
- Расщелина губы и неба.
- Низкий уровень лютеинизирующего гормона.
- Очаговая алопеция.
- Более тяжелое течение колита.
Если у вас есть генотип, связанный с низкой активностью MTHFR, и вы обеспокоены каким-либо конкретным состоянием здоровья, то ваш врач может помочь разработать соответствующую стратегию профилактики.
Дополнительные возможности по влиянию на метилирование ДНК
Анализы на уровень гомоцистеина и фолиевой кислоты
Если ваши анализы показывают высокий уровень гомоцистеина, ваш врач, скорее всего, посоветует соответствующую диету и прием витаминов. Этот план, вероятно, будет включать повышенное потребление фолиевой кислоты, витамина В12 и витамина В6, которые влияют на уровень гомоцистеина в крови.
Богатая этими витаминами диета, включающая фрукты, овощи, темную листовую зелень (шпинат, капуста, бок-чой и швейцарский мангольд), яйца и красное мясо, обеспечивает нужное количество витаминов группы В, необходимые для поддержания низкого уровня гомоцистеина. Кроме того, добавление всех этих трех веществ может дополнительно улучшить уровень гомоцистеина.
Биодоступность фолиевой кислоты
Недавно было обнаружено, что человеческий кишечник может очень эффективно преобразовывать фолаты из пищевых источников в 5-MTHF (тип фолата, который может использовать наш организм). Однако его способность превращать дополнительный искусственный фолат – ограничена.
Кроме того, вы можете добавить метил-витамин В12 (метилкобаламин), более биодоступную форму витамина В12, вместо обычного витамина В12. Это облегчит доступ к витамину В12 для вашего организма.
Если у вас обнаружены генотипы АА rs1801133 и GG rs1801131 в гене MTHFR, то лучше всего для вашего здоровья, если вы поговорите с врачом о добавках и других вариантах улучшения состояния.
Потребность в фолиевой кислоте
В настоящее время рекомендуемый уровень получения фолиевой кислоты составляет 400 мкг/сут для среднего взрослого человека с увеличением до 600 мкг/сут для беременных и кормящих женщин.
Имейте в виду, что добавление фолатов, как известно, маскирует существующую анемию, вызванную недостаточным уровнем витамина В12. Чтобы избежать дефицита B12, держите своего врача в курсе любых добавок или лекарств, которые вы решите принимать.
Увеличение потребления холина
Метаболит холина, бетаин, на самом деле является тем, что работает через цикл метилирования, поэтому пищевые источники бетаина (свекла, киноа и шпинат) также будут полезны. Существуют добавки с бетаином (называются TMG).
Способы влияния на ген MTHFR
Увеличение активности MTHFR
Исследования с участием человека
- Сульфасалазин (R)
- Тестостерон (R)
- Вальпроевая кислота (R)
- Никель (Р Р)
Исследование на грызунах
- Индол-3-карбинол (R)
Снижение активности
Исследования с участием человека
- Гомоцистеин (R)
- Третиноин (R)
- Тоцилизумаб (R)
Пентанал (R) (содержится в оливковом масле и нескольких эфирных маслах. Также присутствует в пиве Банту, сливовом бренди, кардамоне, листьях кориандра, рисе, бурбонской ванили, мускатном шалфее, вареных креветках, морских гребешках, яблоках, бананах, черешне, черной смородине и других продуктах).
Исследования на грызунах
- Бисфенол А.
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое сознание — мы вместе изменяем мир! © econet
Источник: econet.ru
