Геномный импринтинг и метилирование ДНК в регуляции функции кишечника
В отдельных статьях раздела физиология пищеварительной системы на нашем сайте приведены примеры нутритивной регуляции генной экспрессии в различных органах. Однако известно о существовании механизма внутри генома, который влияет на экспрессию генов всего организма.
Лучшим примером этого механизма является импринтинг. Геномный импринтинг представляет собой «выключение» («приглушение») одного из парных аллелей, что приводит к преимущественной экспрессии какого-либо определенного гена (отцовского или материнского). Например, при «выключении» наследуемого от матери аллеля гена, кодирующего IGF-II, происходит экспрессия, практически полностью обусловленная действием отцовской ДНК.
Исследования Elegant в 1990-х гг. продемонстрировали, что в основе данного феномена лежит различие в метилировании ДНК между двумя аллелями. Примерно у 10% взрослых отмечается потеря импринтинга. Потеря импринтинга IGF-II часто встречается в ситуациях, знакомых неонатологам, например при синдроме Видемана-Беквита, когда дети рождаются с дефектом брюшной стенки, гипогликемией, органомегалией (особенно увеличен язык).
Кроме того, с потерей импринтинга IGF-II ассоциируют некоторые виды опухолей в детском возрасте, особенно нефробластому (опухоль Вильмса) и гепатобластому.
Материалом, подходящим для изучения метилирования ДНК, является вариабельный желтый аллель (Avy) мышей агути. Экспрессия Avy зависит от особого длинного концевого повтора. Метилирование ДНК изменяет экспрессию гена (и желтый окрас мыши) в разной степени у генетически идентичных мышей.
Несмотря на то что уровень экспрессии у агути влияет на ожирение и продолжительность жизни, взаимосвязь между метилированием ДНК и цветом шерсти дала возможность исследователям продемонстрировать, что диета, богатая нутриентами-донаторами метальных групп, вызывает изменения в метилировании ДНК, приводящие к изменению окраса. Эти эксперименты доказывают наличие прямой связи между характером питания, метилированием ДНК и экспрессией генов.
Waterland и соавт. в исследовании применяли разные виды диет и изменяли метилирование ДНК и импринтинг гена IGF-II у материнской линии мышей, не относящихся к разновидности агути. Своим экспериментом исследователи смогли подтвердить, что характер питания может изменять экспрессию генов посредством потери импринтинга.
Перечень возможных взаимодействий между нутриентами и генами очень большой. Наши последние статьи на сайте были посвящены специфическим примерам, позволяющим продемонстрировать важность таких взаимодействий как для здорового, так и для больного ребенка. Содержимое желудка и кишечника оказывает большое влияние на заболевания ЖКТ.
Есть предположение, что регуляция сигнальных путей эпителия посредством компонентов содержимого кишечника влияет на воспалительные процессы в кишке. Это особенно важно, поскольку кишечник является тем органом, где компоненты пищи представлены наиболее разнообразно. В настоящее время этот вопрос особенно интересен для неонатальной гастроэнтерологии.
