Предки завещали опасаться. Как травматическое наследие влияет на нашу жизнь и что можно изменить - Евгения Юрьевна Попова

• «Реки» судьбы (пути дифференцировки): от родника вниз по склонам стекают водные потоки. Каждый поток – это путь развития клетки.

• Главные русла – широкие, глубокие долины, куда вода стремится естественно. Это пути к основным типам клеток (нервной ткани, эпителию, мышцам и т. д.).

Ручьи и протоки – меньшие ответвления, ведущие к более специализированным клеткам (например, не просто «нервной клетке», а «нейрону зрительной коры»).

• Точки выбора (развилки): на пути потоков есть ключевые развилки, здесь вода (развивающаяся клетка) должна выбрать направление. Это моменты, когда клетка «решает», чем ей стать дальше.

• Конечные «устья» (специализация): каждый поток в конце концов впадает в своё «устье». Попав в устье, вода (клетка) уже не может вернуться обратно в горы или легко перетечь в другое устье. Она нашла своё место – стала зрелой, специализированной клеткой.

Как всё происходит? Вода из родника (суперклетка) начинает течь. Поначалу она находится на самой вершине, где рельеф пологий. Её путь гибкий: она легко может изменить направление, перелиться из одного мелкого ручейка в другой. Она ещё может стать почти чем угодно (см. рис. на стр. 57).

На то, по какому руслу потечёт вода в точке развилки, влияют два главных фактора:

• «Форма долин» (наследственные эпигенетические маркеры) – уже существующие углубления, каналы. Это как «память ландшафта» – эпигенетические метки, которые унаследованы от родителей и предрасполагают к выбору определённого пути (метилирование ДНК – «стикеры-заглушки» на унаследованных генах-«рецептах», модификации гистонов – система «скрепок», управляющая доступом к «рецептам»).

• «Погодные условия» (факторы среды), например дожди (питательные вещества, гормоны). Обильные дожди в одном районе могут направить воду по одному руслу. Засуха (нехватка ресурсов) может заставить воду искать новое, неожиданное русло. Оползни (стресс, травма) могут резко перегородить одно русло и направить воду по другому, возможно, менее оптимальному пути. Ветер (сигналы от соседних клеток) может «подталкивать» воду в определённом направлении. Человеческое вмешательство (терапия, изменение образа жизни), как мелиорация: можно прорыть каналы, чтобы направить воду в нужное русло или даже создать новое озеро/водохранилище (и таким образом перепрограммировать клетку).

Под воздействием «погоды» (скажем, всплеска гормона роста) и «формы долин» (например, унаследованной склонности к определённому типу обмена веществ) вода на развилке выбирает конкретное русло. Чем дальше вниз по течению, тем специфичнее становится путь воды и тем сложнее ей свернуть или вернуться назад. Она всё больше «определяется» с конечной формой и закрепляет ее.

После того как «вода» достигает своего «устья», это уже зрелая, специализированная клетка (например, клетка печени). Она идеально приспособлена к «экологической нише» (функции в организме) и больше не меняет свою природу.

Давайте подытожим. Путь клетки напоминает путь воды в горах:

• начинается с «суперклетки» – чистого источника с неограниченным потенциалом «стать чем угодно»;

• течение определено эпигенетическим ландшафтом – сочетанием неизменных горных хребтов (ДНК) и динамичных долин (эпигенетических меток), созданных предками и средой;

• на каждой развилке клетку ведут два фактора: рельеф (унаследованные эпигенетические «стикеры» и «скрепки», задающие предрасположенность) и текущая погода (питание, стресс, гормоны, даже мысли);

• достигая «устья», клетка определяется со своей специализацией.

Так эпигенетика превращает генетическую карту в живой ландшафт: не только то, что записано в ДНК, но и меняющиеся погода и рельеф помогают или мешают раскрыться нашему внутреннему потенциалу.

Попробую объяснить, что такое экспрессия генов, на «строительном» примере. Представьте, что ваша ДНК – это огромный архив инструкций по сборке всего организма. Здесь хранятся все возможные чертежи: от фундамента (костей) до проводки (нервов) и отделки (кожи). Но сами по себе эти книги и чертежи бесполезны, ведь их нужно уметь читать и воплощать в жизнь. Вот что такое экспрессия генов – процесс, когда «буквы и схемы» ДНК превращаются в реальные «строительные материалы» нашего организма – белки и другие важные молекулы (см. рис. на стр. 56).

Проще говоря:

1. Гены – это чертежи, мини-проекты по отдельным видам работ (чертёж лестницы, схема электропроводки квартиры, план кладки стены).

2. Экспрессия – активный процесс строительства по чертежам. Услышали слово «экспрессия» – сразу представляйте шум стройки, работающие краны, бетономешалки, рабочих с кирпичами. Это все этапы: от получения допуска к чертежу в архиве (эпигенетика!) через снятие копии (транскрипция в РНК), доставку копии на стройплощадку (транспорт РНК), интерпретацию копии прорабом (рибосомой) к непосредственному производству деталей для строительства (трансляция в белок).

3. Белки – строительный материал, этакие «кирпичики» нашего тела.

Давайте рассмотрим несколько примеров экспрессии в контексте «стройки».

Например, пубертат. В нашем «архиве» (ДНК) годами пылится проект «Взрослое тело». Когда ребёнок достигает подросткового возраста, в его организме срабатывает «таймер», и главный прораб (эпигенетический регулятор) командует: «Чертёж № 81 (гены половых гормонов) – в производство! Срочно!» Гены, которые молчали с рождения, просыпаются и начинают активно работать – запускается экспрессия, начинается массовая выработка гормонов (новых «стройматериалов»), идёт активная перестройка «здания» (тела).

Или, допустим, вы поцарапали палец. В «архив» тут же поступает сигнал: «Авария на участке Кожа пальца!» Главный прораб находит чертежи «Экстренный ремонт кожи» (гены факторов роста, выработки коллагена) и в срочном порядке запускает их экспрессию. На «аварийном участке» резко увеличивается «производство» нужных белков-кирпичей и белков-рабочих. Когда ремонт закончен, экспрессия этих генов снижается и «строительный участок» закрывается.

Подняли слишком тяжёлый вес на тренировке и получили микроразрывы в мышцах? Для строительной бригады это сигнал: «Требуется усиление конструкции!» Прораб запускает экспрессию генов мышечных белков (актина, миозина). Идёт активное «производство» новых мышечных волокон, и «здание» (мышца) становится крепче. Если нет новой нагрузки, экспрессия падает, «производство» сворачивается.

И еще один яркий пример – процесс переваривания пищи. Съели кусочек сочного шашлыка, и в клетки желудка и кишечника поступает сигнал: «Груз прибыл!» Главный прораб (важно: главный в этих клетках!) запускает экспрессию генов пищеварительных ферментов. Начинается «производство» белков-машин, которые будут «разбирать» пищу на кирпичики (аминокислоты).

Как экспрессия генов связана с метилированием и эпигенетическим ландшафтом?

Если на титульном листе чертежа стоит красная печать «метилирование» – это знак для главного прораба, что данный чертёж использовать нельзя, проект «законсервирован». Так, к примеру, происходит старение. Гены, критичные для деления молодых клеток, в большинстве взрослых клеток навсегда помечены красной печатью «метилирование». Их чертежи в архиве убраны на дальнюю полку, строительство по ним не ведётся.

Эпигенетический ландшафт – это и система допусков, и регламент работы архива, и