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

жизни она работает как ежедневный редактор. Она не ждёт тысячелетий – она редактирует здесь и сейчас, реагируя на ваш завтрак, стресс на работе и мысли перед сном. Тот самый механизм, что создавал виды, сегодня формирует ваше здоровье. Возникает закономерный вопрос: если у вашей бабушки была депрессия, а у отца – диабет, значит ли это, что вам «на роду написано» повторить их путь? Раньше генетика отвечала бы: «Да, риски высоки». Эпигенетика же говорит нечто более сложное и обнадёживающее: «Ваши гены создают предрасположенность, но ваша жизнь – мысли, поступки, среда – решают, включить ли опасные программы или оставить их спящими».

Так чем же управляется наша жизнь?

Генетика (ДНК-последовательность) – это фундамент. Она определяет базовые «чертежи» организма: цвет глаз, рост, предрасположенность к определённым болезням, потенциал. Это то, что мы неизменно наследуем от родителей через сперму и яйцеклетку. Она задаёт вариативность.

Эпигенетика («надгенетические» настройки) – это дирижёр. Она решает, какие именно гены из унаследованного набора будут активны, насколько громко они «зазвучат» и когда именно.

Эпигенетика динамична: её меняют наш образ жизни, питание, стресс, любовь, травмы, даже мысли. Эпигенетика определяет, как реализуется возможное в конкретных условиях.

Метилирование: генетические «стикеры-заглушки»

На ДНК (и, как было доказано совсем недавно, также на РНК [2][3]) в определённых местах надстраиваются – в буквальном смысле прикрепляются снаружи – некоторые группы атомов. Это метильные группы (см. рисунок на стр. 57) или химические (метильные) метки. Они не изменяют генетическую информацию, но влияют на её судьбу. Эти метки хранят «память» о потрясениях – будь то голод, стресс или травма – и диктуют, как действовать.

Метильные метки на РНК, как дорожные знаки, «решают»: разрешить этой «инструкции» (гену) работать на полную мощность, замедлить её или вообще отправить в утиль. Так эпигенетика контролирует не только то, какие гены активны, но и насколько эффективно они работают.

Представьте, что ваша ДНК – это огромная книга рецептов, доставшаяся от бабушки. Она используется для построения и работы вашего организма, и в ней записано всё: как создать белок для волос, фермент для пищеварения, гормон для радости. Каждый рецепт в книге – это ген – инструкция для одного конкретного «блюда» или его составной части.

Но не все рецепты нужны и используются одновременно. Например, клетке кожи не нужна инструкция по созданию нейронов мозга, клетке в спокойном состоянии не нужен «рецепт паники». Поэтому телу важно уметь включать и выключать гены в нужное время и в нужном месте.

Вот тут появляются метильные группы. Они как маленькие стикеры-заглушки – крошечные клейкие бумажки, которые прикрепляются к определённым буквам (нуклеотидам, обычно к букве «Ц» – цитозину) в начале «главы» (гена).

Что делает такой «стикер-заглушка»? Он физически закрывает текст рецепта. Это своеобразный «выключатель». Клеточные механизмы не могут прочитать то, что под стикером. Ген «замолкает» – рецепт игнорируется, белок по этому рецепту не производится.

Давайте подытожим:

1. «Стикер» (метильная группа) не меняет рецепт (последовательность ДНК). Он закрывает его часть и мешает его прочитать.

2. Метильная группа – это способ включить/выключить ген без его повреждения.

3. «Стикеры» можно наклеить (гиперметилирование = ген выключен) или оторвать (гипометилирование = ген включён). Это не навсегда!

Метилирование ДНК похоже на систему стикеров, которые заботливый, но тревожный родитель наклеивает на рецепты в кулинарной книге, подаренной вам бабушкой, – выключает гены, приговаривая: «Это тебе ещё рано!», «Не лезь, не то порежешься!», «Опасно: обожжёшься!». А потом забывает стикеры отклеить (гены включить). И вы сидите в замешательстве: «Похоже, мне остались только несладкий чай с сушками и забытая в углу банка горчицы…» (см. рис. на стр. 57)

Модификации гистонов: от «скрепки» до «печати»

Чтобы толстенная книга бабушкиных рецептов (ДНК), где каждый ген – инструкция для одного «блюда» (белка), не превратилась в нечитаемый хаос, её страницы аккуратно «соединены скрепками» – гистонами. В жизни гистоны выглядят как белковые «катушки». С помощью скрепок-гистонов сформированы аккуратные разделы (нуклеосомы).

Модификации гистонов можно сравнить с пометками, регулирующими, насколько легко повар (клетка) сможет получить доступ к нужному рецепту. Если скрепка ослаблена (процесс ацетилирования), она позволяет страницам легко раскрываться – рецепты в этой главе доступны для чтения (ген включён). И, напротив, если скрепка тугая, или даже весь раздел запечатан красной восковой печатью (определённые виды метилирования гистонов), она физически блокирует доступ – весь раздел с рецептами становится нечитаемым (ген выключен). Бывают и срочные метки, они как тревожная кнопка (реакция фосфорилирования): в ответ на экстренный сигнал могут, например, срочно открыть «рецепт для особых случаев» – починки (см. рис. на стр. 57).

Таким образом, в отличие от «стикеров-заглушек» (метилирования ДНК), которые заклеивают текст конкретного рецепта на странице, модификации гистонов – это динамичные регуляторы доступа к целым разделам книги. Меняя состояние «скрепок»/катушек, на которые намотана ДНК, модификации гистонов гибко управляют тем, какие наборы инструкций могут быть прочитаны в данный момент.

Наследование по механизмам эпигенетики: «ландшафт» и «суперклетка»

В отличие от генетики, наследование по механизмам эпигенетики определяется не молекулами наследственности (ДНК и РНК), а их ближайшим окружением – эпигенетическим ландшафтом. Этот термин ввёл британский биолог Конрад Хэл Уоддингтон. Эпигенетический ландшафт часто сравнивают с географическим.

Суть эпигенетического ландшафта состоит в том, что каждая клетка в своём развитии проходит стадии от «суперклетки», способной становиться любой клеткой, до узкоспециализированной клетки.

Название «суперклетка» условно: в науке такого термина не существует, но я буду его использовать, чтобы объяснить эпигенетические процессы.

Когда думала о том, как описать вам эпигенетический ландшафт и суперклетку, мне на ум пришла метафора речной системы и родника, ведь эту книгу я пишу в любимых горах Кавказа. Сейчас лето, и сочная зелень контрастирует с белоснежными верхушками, а горные реки – бурные, моего любимого бирюзово-голубого цвета… Но вернёмся к механизмам эпигенетики.

Давайте представим, что суперклетка – это горный родник. Он начинается высоко в горах, чистый и мощный. Его вода кристально прозрачна и полна невероятного потенциала, ведь она может стать чем угодно:

• бурной горной рекой,

• тихим лесным ручейком,

• глубоким озером,

• частью огромного океана,

• даже падать водопадом

• или питать термальный источник!

Пример «суперклетки» – оплодотворённая яйцеклетка, которая обладает тоти- или плюрипотентностью – потенциалом дать начало любому типу клеток в организме (нейрону, клетке кожи, крови, мышцы и т. д.). Эта суперклетка – неограниченный источник возможностей.

Эпигенетический ландшафт в свою очередь – это сам Кавказ, горный регион с уникальным рельефом, долинами и руслами рек.

Его особенности:

• «Генетический» каркас (ДНК): основные горные хребты, ущелья и плато созданы давно и неизменны – это наша