5 декабря 2020, суббота, 00:15
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

20 апреля 2020, 14:00

Защищенный геном

Издательство «Эксмо» представляет книгу Уильяма Ли «Защищенный геном. Научно обоснованная программа активации 5 защитных функций организма, которая позволит избежать инфекций и поможет справиться с заболеваниями» (перевод Л. Мироновой, научный редактор В. Романова).

Книга известного врача и ученого объединяет сведения о молекулярно-генетических механизмах, сохраняющих здоровье человека, с рекомендациями по организации питания. Автор объясняет, какие системы в организме предназначены для его защиты от заболеваний, и утверждает, что обычно мы радикально недооцениваем возможность пищи усилить эту защиту. Он рассказывает, как работают пять таких природных защитных систем: ангиогенез (рост новых кровеносных сосудов), регенерация клеток, микробиом, восстановление ДНК и иммунитет. Правильное функционирование каждой из них тесно связана с продуктами, которые мы едим. Уильям Ли описывает результаты научных исследований о влиянии более чем 200 продуктов и советует в итоге простую систему «5 × 5  × 5», предлагая выбрать пять продуктов и есть их пять раз в день, чтобы укрепить пять защитных функций организма.

Предлагаем прочитать отрывок главы, в которой Уильям Ли рассказывает, как в организме человека устроена защита ДНК от повреждений.

 

Первая защитная сила ДНК: восстановление

Каждый день ДНК подвергается повреждениям неимоверное количество раз. Однако она запрограммирована устранять повреждения прежде, чем те перерастут в серьезную проблему. Благодаря встроенным самовосстанавливающимся ферментам меньше одной из одной тысячи ошибок впоследствии становятся непоправимыми мутациями ДНК. Эти ферменты совершают невероятный молекулярный кульбит, когда берутся за дело. Их восстанавливающая способность идеально подстроена под уникальную структуру ДНК.

Вы помните, что в каждой нити здоровой ДНК, то есть в каждой «ступеньке» «винтовой лестницы», которая образует двойную спираль, содержатся по две молекулы. Существует четкий закон парного сочетания этих молекул. Аденин (А) всегда составляет пару тимину (Т), а цитозин (С) — гуанину (G). Они называются спаренными основаниями. Некоторые распространенные формы повреждений ДНК разрушают эти пары. В каждой клетке почти по сто раз в день цитозин (С) спонтанно трансформируется в совсем другое химическое соединение, образуя пары в нарушение закона. Воздействие солнечной радиации — еще один триггер, способный соединить вместе две молекулы тимина (Т). В результате получатся аномальные химические сиамские близнецы, не способные нормально функционировать. Другой опасный фактор — свободные радикалы. Они содержат весьма нестабильные атомы кислорода, которые, словно гранаты, «выбрасывают» энергию в окружающую среду и разрушают упорядоченные пары здоровой ДНК.

ДНК человека состоит примерно на 7–9 % из древнейших вирусов, которые когда-то инфицировали человечество.

В клетках есть восстановительные ферменты, способные выявлять и устранять такого рода повреждения. Эти ферменты берутся за работу, когда видят отклонения в структуре двойной спирали ДНК. Выявив отсутствие или повреждение какой-либо секции в ДНК, они заменяют их «исправными деталями». Так же, как портной чинит порванную одежду, восстановительные ферменты подбирают материал и пришивают его, стараясь сделать максимально незаметным. Используемый при ремонте материал берется из нуклеозидов A, T, C или G и ставится в двойной цепи точно на свое место.

Научные и клинические испытания показывают, что некоторые продукты позволяют сократить количество повреждений ДНК, либо предотвращая их появление, либо повышая скорость и эффективность восстановительных процессов. Антиоксиданты давно приобрели репутацию защитников ДНК и широко представлены на рынке в виде пищевых добавок. Да, антиоксиданты действительно могут помочь предотвратить повреждение, нейтрализовав свободные радикалы, которые путешествуют по нашему кровотоку, но, если ДНК уже повреждена, они абсолютно бессильны. Вот тут и нужны восстановительные механизмы. О продуктах, способных защитить и восстановить ДНК, а также о новом способе использования антиоксидантов мы поговорим в главе 9.

Когда восстановительная система ДНК включается в работу, клетка знает, что она должна ограничить волновой эффект любого возникшего в организме повреждения. Поэтому клетка приостанавливает цикл репликации, в ходе которого она создает копии самой себя, а значит, и копии ДНК. Это значительно сокращает шансы передачи поврежденной ДНК. Если повреждений слишком много, клетки могут ускорить свою смерть в результате процесса под названием «апоптоз». Апоптоз — особая программа саморазрушения, которая запускает гибель клетки, если та не способна выполнять свою функцию в организме.

Стоит отметить, что сегодня биотехнологические компании активно пытаются подключиться к защитным силам ДНК бактерий и на их основании создать новый генетический метод лечения различных заболеваний человека, растений и даже насекомых. Это называется CRISPR (произносится crisper), что значит «сгруппированные короткие палиндромные повторы» (англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats). CRISPR имеются у 50 % бактерий и являются частью их защитной системы. Они вырезают и заменяют чужеродные генетические элементы. Ученые обнаружили, что этот механизм «вырезания» может помочь отредактировать человеческий геном. Иными словами, CRISPR способны хирургическим путем вырезать больные гены, отвечающие за наследование того или иного отклонения, чтобы потом с помощью биотехнологий врачи смогли заменить их здоровыми. Система CRISPR, созданная в 2012 году, изменила мир генетики, став самой точной, доступной и гибкой из всех генетически модифицирующих систем. Человечество еще не научилось бороться с болезнями с помощью CRISPR, но уже активно использует ее для изучения генной инженерии.

Вторая защитная сила ДНК: эпигенетические изменения

Вопреки распространенному мнению, наша генетическая судьба не предопределена. Скорее, наоборот. Несмотря на то, что ДНК-код остается неизменным, некоторые гены могут включаться и выключаться под воздействием окружающей среды: в зависимости от того, чем вы дышите, к чему прикасаетесь и что едите. Данный феномен лежит в основе еще одной защитной системы ДНК — эпигенетики. Греческая приставка epi- значит «над», или «поверх», то есть внешнее влияние — это «надгенетический» фактор, который контролирует функцию выработки белка, или, как она называется по-научному, экспрессию генов.

Эпигенетика отвечает на вопрос, почему все клетки организма имеют идентичную ДНК и при этом так резко отличаются своими функциональными возможностями. Тканевая среда вокруг клеток каждого органа уникальна. Например, клетки сердца экспрессируют ген, который позволяет им генерировать электрический ток, необходимый для сердцебиения и перекачивания крови. На гены в сердце действует микроокружение клеток. Клетки сетчатки, заднего слоя нашего глаза, используют свои ДНК для выработки белков, которые распознают свет и передают сигнал, интерпретируемый головным мозгом как зрение. Клетки сетчатки руководствуются непосредственным окружением и самим светом. Важно отметить, что клетки сердца и сетчатки используют один и тот же исходный код ДНК, только разные его части. Это определяется микроокружением органа и задачей, которую должна выполнить ДНК.

Даже внутри органа эпигенетическая экспрессия не постоянна. В зависимости от ситуации, ДНК реагирует на влияние, идущее изнутри организма или извне. Стресс, ментальные практики, сон, физические нагрузки и беременность — лишь некоторые внутренние факторы, которые приводят к эпигенетическим изменениям. Внешние воздействия, которые могут изменить активность ДНК в лучшую или худшую сторону, — это еда и питье.

Около 2 граммов ДНК могут вместить всю мировую информацию, если перевести ее в цифровой вид.

Биологически активные вещества, обнаруженные в растительной пище, чае и кофе, способны эпигенетически благотворно повлиять на ДНК. Химические вещества из промышленной пищи тоже влияют на нее, но уже негативно. Благодаря эпигенетике у нас есть возможность усилить полезные гены и блокировать вредные.

Формы эпигенетических изменений

Диета и окружающая среда могут спровоцировать эпигенетические изменения. Как же это работает? Метилирование и модификации гистонов — две формы эпигенетических изменений. С помощью данных механизмов ДНК защищает здоровье. В ответ на раздражитель она активирует правильные гены и деактивирует неправильные.

Для начала рассмотрим метилирование. Помните сравнение ДНК с винтовой лестницей: два параллельных бруса составляют ее каркас, а между ними «ступеньки» — пары букв A–T или C–G. Эти пары напоминают зубчики застежки-молнии, расположенные по всей длине ДНК. Во время использования ДНК специальная клеточная машинерия «расстегивает молнию» и «читает зубчики», на которых написана инструкция исходного кода по созданию белков. Метильная группа — химический кластер (CH3 — для тех, кто разбирается), который может быть «вброшен» в центр «молнии» в момент чтения. Это и называется метилированием. Метилирование влияет на то, как клетки считывают ДНК-инструкции.

Гиперметилирование возникает, когда происходит вброс слишком большого количества метильных групп, что провоцирует нарушения, или своего рода ДНК-диверсии. В этой области «молния» не читается, а значит, не происходит выработки белков, за которые отвечает данная секция ДНК. Если речь идет об опасном белке, эпигенетические изменения способны остановить его выработку, что очень хорошо. Как это часто бывает в биологии, может произойти противоположное явление: гипометилирование. При гипометилировании отсутствует метильная группа, сдерживающая ген. Часть «молнии» оказывается свободной, и ген начинает вырабатывать большое количество белка. Если это неограниченная выработка полезного белка, например такого, который подавляет развитие рака, тогда ничего страшного.

Гистонная модификация — еще одна форма эпигенетических изменений, о которой говорят ученые. Как и метилирование, эти модификации влияют на доступность генов. Гистоны — белки внутри клетки, свернутые в шарообразные структуры. ДНК закручивается вокруг гистонов. Гистонов у ДНК множество, поэтому ее нить похожа на альпинистскую веревку с гистоновыми узлами по всей длине. Особые ферменты помогают ослабить гистоновые узлы ДНК, чтобы машинерия по производству белков смогла прочитать исходный код. Химические группы, которые называются ацетильными, могут быть добавлены (ацетилирование) или удалены (деацетилирование) из гистонов, что влечет за собой изменение их формы. В результате одни гены оказываются открыты, а другие скрыты, соответственно, клетка выделяет больше или меньше белка.

Само по себе сокрытие и открытие генов не влияет на наше здоровье. Эффект зависит от специфики генов и того, какой именно белок они производят: полезный или вредный. Если ваши гены вырабатывают полезный белок, например «подавитель опухолей», раскручивание ДНК положительно сказывается на здоровье. Если ген несет разрушительное воздействие, тогда полезнее будет снова «скрутить» цепь ДНК.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.