什么你不知道表观遗传学：基因和细胞记忆 Bashny.Net

表观遗传学的 蓬勃发展，近年来，向现代科学。 最明显的作用遗传机制进程的发展，当时该单元的初胚胎，因而是完全相同，有许多不同的专门细胞的一个成人的有机体。

事实证明，但是，这个角色并不仅限于发展和本身可以表现和后完成。 最近的研究表明，人体健康可以在很大程度上取决于条件下在其发生的早期发展。 它还表明，遗传的修改可以传给后代，影响到各种各样的表型表现在儿童和甚至孙子女。

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你知道，我们的细胞记忆？ 他们记住的不只是你通常吃早餐，但在怀孕期间吃什么，你的母亲和祖母。 细胞记住，你是否行使以及你如何经常酗酒的。

存储池的存储你会带有病毒和你是多么爱一个孩子。 细胞记忆是决定是否容易发生肥胖症和抑郁症。 由于蜂窝存储器我们是不同的黑猩猩，虽然它们大致相同的一部分的基因组中。 这个惊人的特征我们的细胞有助于了解科学的表观遗传学的。

 

遗传的风景

表观遗传学 — 非常年轻的方向现代科学的。 虽然这不是广为人知为她的"妹妹"—遗传学。 翻译从希腊前缀"EPI-"装置"","",""。

如果遗传学研究的过程，导致改变我们的基因DNA，表观遗传学调查活性的改变基因其主要的DNA结构仍然是相同的。 表观遗传学相类似的"指挥官"，这是对外部刺激的反应(例如营养、情绪上的压力，理上的压力)下命令给我们的基因，以加强，或者相反，削弱他们的活动。

 

相反， 最简洁的同时，确切的定义是 尊敬的英语学家、诺贝尔奖得主 彼得*梅达沃:"遗传学建议，表观遗传学处理的。"

开发表观遗传学作为一些区域的分子生物学开始在四十年代的最后一个世纪。 然后英国遗传学家康拉德沃丁顿制定的概念，"遗传的风景"(图。 1)解释的形成过程的机构。

它把几十年前表观遗传学开始认真对待作为一个新的科学学科。 这种情况持续很长一段时间，因为表观遗传学调查结果破坏了建立的信条在遗传学。

例如，关于继承的获取符。 几乎镜像重复的情况与现B.麦克林托克的移动因素的基因组，在这半个世纪中，几想相信的。 但是经过一系列的定义的工作进行的70年代的最后一个世纪，约翰*格登罗宾将名称，哈利迪、YouTube Vanushina和其他人 表观遗传学终于开始认真对待。

甚至最近，在千年之交，是进行了一系列的辉煌的实验，在这之后 ，它已成为清楚的是，遗传机制的影响的基因不仅仅发挥关键作用，在该系统的主体，但可以继承通过多代. 在几个实验室得到的证据，导致遗传学家多的思考。

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图1。 C.H.沃丁顿和他的照片"遗传的风景线。" 球在顶部表示原始基类的细胞胚胎。 在影响力的遗传基因和遗传信号单元将设定的轨迹发育(发展)，并且这将是一个专门细胞的心脏、肝脏、等等。

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图2。 眼睛的两果蝇。 不同的眼睛的颜色是由于遗传改变。

所以，在1998年，R.帕罗和D.卡沃利进行的实验转基因行为果蝇，使它们受到的热效应。 后果蝇改变颜色的眼睛，这效果—没有外部影响仍然存在的几代(图。 2). 它已经表明，染色体元件Fab-7发射的遗传遗产继承过程中作为有丝分裂和减数分裂。

2003年，美国科学家从杜克大学Jirtle R.and R.水陆进行的一项实验孕小鼠的转基因刺豚鼠(黄刺豚鼠(Avy)鼠)，有一个黄色的外套和一个倾向肥胖症(图。 3款)。

他们加入喂老鼠叶酸、维生素B12、胆碱和甲硫氨酸。 结果，出现了正常的后代不偏离。 饮食因素，作为一个捐助方的甲基通过DNA甲基化中和刺豚鼠基因导致的变化：型的Avy子改变了由于甲基化的中央人民政府核苷酸在Avy轨迹。

此外，影响饮食习惯，继续在随后的几代人：婴儿刺豚鼠老鼠出生时正常由于食品添加剂、出生的正常的老鼠。 虽然他们有吃的是普通的，没有丰富的甲团。

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图3。 实验老鼠的实验室的兰迪Jirtle的。 它被看作是一个变化发生在毛色的幼崽，根据所接收的母亲捐助方的甲基、叶酸、维生素B12、胆碱和甲硫氨酸。

此后，在2005年，科学杂志上出版工作的迈克尔*斯金纳和他的同事们从华盛顿大学。 他们发现，如果食品中的怀孕女性大鼠添加农药的农利灵，他们的男性后代的急剧减少的数量和可行性的精子。

和这些影响持续了四代的。 显然建立了自己的关系表观基因组：恶化的生殖功能相关的更改在DNA基化在生殖行。

科学家被迫作出耸人听闻的结论： 压力诱发遗传改不影响核苷酸的序列，DNA可以担保和传递到下一代！

 

命运的记录不仅在基因

后来事实证明，在人类的影响，遗传机制的 (大米。 4,5) 如伟大的。 研究，这将更多的讨论，已经获得了突出—他们提到的几乎每一个研究工作表观遗传学中的。 科学家从荷兰和美国在2000年年底的独立实体审查了老年人的荷兰人，出生后立即第二次世界大战。

怀孕母亲经历了困难时期，当时在荷兰在冬天的1944年至1945年是真正的饥饿。 科学家们设法建立： 严重的情绪压力和半饥饿的饮食的母亲产生负面影响健康的未来的孩子.

出生时低体重，他们在成人的生活更加经常受到心脏病、肥胖症和糖尿病的比他们的同胞出生一年或两年以后(或早)。

分析它们的基因组中显示没有DNA甲基化在这些领域，它提供了保护健康状况良好。 因此，在老年荷兰语，其母亲经历的饥荒、大幅减少甲基化的基因胰岛素类生长因子2(IGF-2)，导致数量的互联网治理论坛-2血液中的增加。 而这个因素是众所周知的反馈预期寿命：较高的体水平的互联网治理论坛，寿命短。

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图4。 染色质结构和机制的遗传修改。染色质 复杂的蛋白质和核苷酸，提供安全的储存和正常运作的DNA. 在我们细胞的DNA包装类似于仓库的珠宝。 否则这是不可能把一个DNA螺旋长的两米在一个小小的细胞核。

DNA链缠绕在一个又一个半月的许多"珠"所谓的 核小体的。 这些核小体，反过来，由几个蛋白质特别，该组蛋白。

组蛋白有"尾料"—蛋白质的建立，可以延长或缩短的特种酶。 长"这样的尾的"直接影响到水平的基因活动靠近它。

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图5。 X射线晶体结构的核小体的。 组蛋白是黄色的，红色的，蓝色和绿色的颜色。

新西兰科学家还有他的两P.和M.Hanson 是能够制定一个合乎逻辑的解释的关系的数量的食物在怀孕期间母亲健康的孩子。 2004年，《科学》杂志上发表他们的论文中，他们阐述"一个假设不一致"(不匹配的假设了)。

在按照其不断发展的体在遗传水平可能出现预期的适应环境的条件是预期的后出生。 如果 预测证实—这种增加了的生物体的生存的世界里，他会生活，如果没有，适应变成适应不当，也就是疾病的。

例如，如果在胎儿发育的胎儿接收不足的食物，它出现的新陈代谢的重组，旨在保护食物资源的未来，"雨天"。

如果出生后的粮食是非常小的，它有助于生物体的生存。 如果世界上的男人，更加繁荣的比预期，所以"节约"的性质新陈代谢能导致肥胖症和糖尿病的第2类在较后阶段的生活。 这种变异的今天，我们最经常遵守。

总体而言，我们可以自信地说， 怀孕和生命的最初几个月是最重要的是在生活的所有哺乳动物，包括男人的。 所有数据可供今天说，这是在这一时期奠定了所有的基础不仅是身体，而且心理健康。 和 影响的这个初始时期的生活如此之大，不会消失，直到老年，形成一种方式或另一人的命运.

作为恰当地把由德国神经学家Peter Spork的，"在先进的年来对我们的健康有时是更强大的影响饮食我们的母亲在怀孕期间于食物在目前时刻的生命的"。 很难相信，但事实说直接有关。

表观遗传学也有助于使一个非常重要的结论：从什么妈妈吃了在怀孕期间，在什么样的心理状态，她是在多少时间给婴儿在第一年后出生，将取决于在字面上的整个未来的生活的儿童。此时奠定基础。

 

甲基化的DNA

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图6。 Casinovega甲基化的DNA基础。方案的甲基化胞嘧啶。 绿色椭圆形strelyayte主酶的甲基化的DNA-甲基转移酶(DNMT)、红圆圈—甲基(—CH3)。

研究最多的机构之后生法规的基因活动是甲基化过程 ，是增加甲基(一个碳原子和三个氢原子的—CH3)casinowin的DNA基地内的一个中央人民政府核苷酸(图。 6).

它是已知的DNA甲基化在真是特定的物种和无脊椎动物中甲基化程度的基因组是非常小的比脊椎动物和植物。 基金会的理解功能的甲基化创立半个世纪前通过教授的莫斯科国立大学的B.F.通过Vanushina和他的同事们。

虽然往往认为(相当正确地)，甲基化"关闭"的基因，不允许监管蛋白质结合到DNA检测到的和相反的现象。 有时DNA甲基化作为一个强制性条件的相互作用与蛋白质已经描述了特别m5CpG结合蛋白质。

DNA甲基化具有最大的实用价值的遗传机制，因为它直接关系到饮食，情绪状况，大脑活动和其他因素。

 

所以这是值得分享的详细说明。 我们开始与饮食。

今天，我们知道， 许多粮食产品包含成分，在某种方式影响对遗传过程中。 几乎所有妇女都知道， 在怀孕期间是非常重要的消费足够的叶酸的。

表观遗传学有助于了解关键重要性，这种酸中的饮食：它的所有有关的DNA甲基化。 叶酸随着维生素B12和氨基酸甲硫氨酸是一个捐助者("供应商")甲基正常的必要甲基化。

甲基化是直接参与许多进程有关的发展和形成的所有机关和系统的儿童和失活X染色体胚胎，并且基因组的印迹和细胞分化。 分别 服用叶酸，准妈妈有一个很好的机会，以承担一个健康的孩子没有残疾。

维生素B12和甲硫氨酸它几乎是不可能获得一个素食作为他们主要包含在动物产品。 和缺乏维生素B12和甲硫氨酸引起卸饮食的怀孕妇女可以有一个孩子中最令人不快的后果。

不久前，它发现，缺乏饮食中的这两种物质，并且还叶酸，可能会导致违反差异的染色体的胎儿。 这大大增加了风险具有一个孩子患有唐氏综合症也就是通常被认为是一个简单的悲惨事故。 在这些事实，父母的责任大大增加，而将其归咎于事故现在将是困难的。

它们还知道， 营养不良和压力在怀孕期间变更"坏"的浓度数量的激素在的生物体的母亲和胎儿的：皮质激素，儿茶酚胺、胰岛素、生长的喧哗。 因为这个胚胎，已经有消极后生变化(染色质重塑)在细胞的下丘脑和垂体腺。

于它是充满了吗？ 事实上，婴儿出生一个扭曲的功能的下丘脑下垂体的监管系统。 为此，它将进一步恶化，以应付压力的各种自然感染、身体和精神压力等。 这是清楚的是，在营养和遇到在怀孕期间，母亲做他们的未出生的孩子脆弱的，从所有方面的失败者。

 

可塑性的表观基因组的：危险和机会

转出， 以及压力和营养不良，胎儿的健康可能影响许多物质扭曲正常进程的激素调节 (大米。 7). 他们的名字 "内分泌干扰物"(驱逐舰).

这些物质通常具有人为的性质：人类在工业上得到他们对他们的需要。 最惊人的消极例子，也许 是双酚a 多年来作为一个硬化剂的制造塑料产品。

这是包含在所有的塑料容器用于今天在食品工业：塑料瓶装水和饮料、食物容器等等。 双酚a存在罐罐头食品和饮料(他们行的内层的罐)，并且在补牙。

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图7中。 分子组件，用于发展的偏差的影响下，"内分泌干扰物":双酚-A(A)邻苯二甲酸酯和(B)。

的负面影响甚至小浓度的双酚A是多种多样的，并传播的是，今天，它几乎是不可能找到某人没有双酚A在身体内的。 它一直发现，不仅在血液还在母乳和脐带血的孕妇。

此外，在羊水(周围的流体胚胎)浓度的双酚A是多次高于其内容在母亲的血清。 在2003-2004年期间，通过美国研究人员的中心，控制和预防疾病获得了这些成果的流行双酚A：从2517接受调查的人，从92%的尿液中包含《北京行动纲要》，并且其浓度明显较高的儿童和青少年有虐待定义的"污水处理系统"的身体。

这是显而易见的是，一种或另一种方式，作为结果的接触的食品用塑料中的某些部分的《北京行动纲要》进入人体的。 这样的后果"铀浓缩"是现在正在积极研究。 但令人不安的事实出现。

因此，生物学家从医学院哈佛凯瑟琳*拉科夫斯基和她的同事 发现的能力的双酚A，以减缓成熟的鸡蛋和从而导致不孕症的。 《北京行动纲要》强烈增加的频率染色体异常在鸡蛋。 科学家们的结论是明确的："作为一个接触这些东西发生的事情到处都是，医生需要知道，双酚a能造成重大中断的生殖系统"。

他们的同事哥伦比亚大学在实验动物揭示了另一个令人不安的事实。 他们 发现的能力的双酚A删除之间的差异性和鼓励生育后代的同性恋倾向的。 在《北京行动纲要》扰乱了正常的甲基化的基因编码的雌激素受体—雌激素。

这老鼠的男性出生"女性"角色—温顺的和平静。 是没有差别的行为的男性和女性。 教授F.香槟和他的同事说的话："我们已经表明，暴露给低剂量的双酚A会导致持久的遗传畸形大脑中，这可能造成的强烈影响的双酚A在大脑功能和行为，特别是在关系到性别差异的"。

其他研究显示，双酚a有一个非常强大的雌激素活性(不知道它被称为"无处不在的外源性雌激素")，并能够改变在胚胎发展简介的基化，因此活动的某些基因(例如，Hoxa10).

这意味着对人类健康可能非常不利的成年后的风险增加某些疾病(肥胖、糖尿病、疾病的再现，等等)。

但幸运的是，也有相反的例子中。 它是已知的，经常食用绿色茶叶可能减少癌症的风险，因为它含有一种物质茶素-3-酸，这可以激活的基因—抑制器(抑制)的肿瘤的生长，二甲基脲他们的DNA。

非常受欢迎，近年来，调的遗传过程是染料木素，载于大豆产品。 许多研究人员有直接关联的内容的大豆的饮食的人民在亚洲国家与他们的敏感性较低的一些年龄有关的疾病。

 

字是命运吗？

表观遗传学也有助于理解为什么有些人在不同的心理复原力和乐观，而其他人都容易发生恐慌和抑郁症. 如往常一样在科学界，首先进行实验的动物。

这一系列的工作成为广为人知的名称"舔和疏导"(舔和疏导). 加拿大的生物学家从麦吉尔大学—迈克尔和他的同事— 开始研究的影响孕产妇保健在老鼠在生命的最初几个月的后代. 分割的大鼠分成两组，他们把其中一部分的巢从他们的母亲在出生后立即的。 不收孕产妇护理的形式舔，这些老鼠所有的民意调查增长"不足"的紧张、孤僻、侵略性的和懦弱的。

所有的小腿在该集团接收孕产妇护理，在全体积，它演变作为大鼠:一个强大的，以及智能和社会活动。 的原因是什么这样惊人的差异吗？ 为什么孕产妇保健具有决定性的影响对发展的精神特性的后代吗？DNA分析有助回答这些问题。

审查DNA的大鼠，科学家们发现， 幼崽，不舔的母亲已经负遗传改变大脑区域中称为海马. 在海马体减少数的受体压力荷尔蒙。 因此，有一个反应不足的神经系统的外部刺激:垂体腺被吩咐过度生产的压力荷尔蒙。换句话说，这些情况下，转移的安全正常的大鼠后代，没有收到产妇护理、不恰当地引起了很大的压力。

事实证明，所有上述完全适合人类发展。 已经有众多研究中的儿童在早期童年被剥夺父母照顾或者暴露到任何暴力行为。 所有这些儿童，没有例外长大然后与一些扭曲功能的神经系统。

这些扭曲epigeneticist所载的大脑细胞。 所有这些儿童都是特殊的响应不足甚至是微弱的刺激，是通常认为繁荣的儿童。 所有这形成在成年后，倾向于酗酒、吸毒、自杀和其他不恰当行动。

这就是为什么第一年中出生后至关重要，在塑造社会行为和奠定了所有基础的性质。多少时间的父母支付了她的宝宝在这个期限将取决于他的所有未来： 他是否是精神上的稳定，善于交际，以及成功或容易患抑郁症和疾病。

这是显而易见的影响表观基因组进程延伸到与老龄化相关的。 随着年龄的人们可以观察到一般的减少甲基化，包括神秘的碎片的基因组中，做出了几乎一半的DNA序列—移动遗传因素(TES)。

他们被发现半个世纪前通过的诺贝尔奖获得者芭芭拉*麦克林托克作为序列能够在相对于传统的基因—一个惊人的方式中导航的DNA。 不用活动的年龄由于脱甲基化的IGE destabilisateur基因组，引起不必要的染色体重排。

因为我们的年龄，成为不同的变更的甲基化的基因与年龄有关的疾病： 动脉粥样硬化症、高血压、糖尿病、阿耳茨海默氏，等等。 此外，还发现了一个直接链接的变化表观基因组与生产的活性氧物质，以及作为一个功能的一种蛋白质，它引起了极大关注老年医学专家：蛋白质p66Shc，命名院士V.P.Skulachev"调解程序性死亡的生物体"的。 因为知识的遗传基地的年龄有关的变化能够给我们带来一个重大优点在争取延长寿命和健康的老龄化。

 

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成果和前景

研究遗传机制有助于了解一个非常重要的事实：人类的命运是成为大部分 不是星象预测，以及 的行为人和他的父母. 表观遗传学清楚地显示出多的生命取决于我们，并在我们力量改变生活得更好。

表观遗传学也模糊了边界之间人和环境。 显然，没有人可以感到安全而实行的大规模使用危险的化学品。

该农药的农利灵和甲氧滴滴涕，用于农业和作为内分泌干扰物、汞从工业废料和分解的双酚A塑料渗入地下，水的河流和海洋。 然后，沿着食物和水进入人体。 它是一个真正的对人类的威胁。

但有个好消息。 与相对稳定的遗传信息，遗传的"标记"在某些条件下可以是可逆的。

它允许向发展从根本上新的战略和方法来打击最常见的疾病：方法、旨在消除这些遗传修改产生的影响的不利因素。

不是偶然的这个世纪的一些学者称为年龄的表观遗传学的。 在研究了历史，自然科学、生物学和遗传学特别是，一个可能得到的印象是，在前几年是一个伟大的筹备步骤，积累的部队发现之前真的是一个极其重要的问题。 和可能的今天我们站在门槛的这些发现。

 

作者：Rzheshevskiy亚历克斯。

 

P.S.记住，仅仅通过改变他们的消费—我们一起改变世界了。 ©

资料来源：biomolecula.ru/content/1777#l48