"Молчащие" гены активизируются занятиями спортом и кофе

Кофе и спорт изменяют гены

Оказывается, занятия спортом обеспечивают не только крепкое здоровье и долголетие. Они к тому же дают человеку власть над собственными генами. Ученые выяснили, что регулярные физические упражнения способствовали тому, что прежде "молчащие" гены вновь становились активными. Правда, увы, не надолго. Похожий эффект оказывала также чашечка кофе.

Фото:

От генов, как мы знаем, зависит многое. Однако для того, чтобы какой-то признак проявился у организма, ген должен, как минимум, работать. То есть с ДНК в его составе постоянно должна считываться информация, на основе которой клетка создаст соответствующие белки. А если этого не происходит, то толку от гена, сами понимаете, никакого нет.

Следует заметить, что способов заставить ген "замолчать" не так-то уж и мало. Одним из самых распространенных "кляпов" для ДНК в мире живой природы является метилирование. Состоит оно в следующем — на определенном этапе развития организма специальные ферменты, ДНК-метилтрансферазы, подходят к тем генам, которые нужно "заткнуть", и пришивают к азотистому основанию ДНК цитозину СН3-группу.

Наличие этих молекулярных "лейблов" мешает белкам, отвечающим за считывание информации, начать свою работу. В результате никаких белков, которые кодируются данным геном, клетка не производит. Куда уж там, если "файл" с информацией "запаролили", да еще так, что ни один хакер не взломает.

Подобные процедуры, увы, необходимы — ведь некоторым генам положено работать только на определенных стадиях развития организма, например, лишь во время формирования зародыша. А если они продолжат свою деятельность у взрослого живого существа, то может случиться беда — в виде злокачественной опухоли или аутоиммунного заболевания.

До недавнего времени считалось, что метилирование заставляет умолкнуть ДНК раз и навсегда. И хотя, конечно же, из-за сильных воздействий, вроде радиоактивного излучения, СН3-группы могут и отрываться от нашей наследственной молекулы, но это, скорее, случайность, чем закономерность. Во всяком случае, ученые предполагали, что живое существо собственными силами взломать метильный "пароль" не в состоянии.

Однако недавние эксперименты шведских биологов из Каролинского университета и их датских коллег из Копенгагена показали, что процесс метилирования вовсе не является необратимым. Более того, взрослые люди могут заставить вновь "заговорить" молчащие гены, выполняя… физические упражнения! Получается, что спорт не только для здоровья полезен, но еще может подарить человеку власть над собственной ДНК.

В процессе экспериментов ученые брали биопсию из бедренных мышц взрослых людей после того, как те усиленно позанимались на велотренажерах Эта проба сравнивалась с аналогичной, взятой до физических упражнений. В результате оказалось, что после тренировки у нескольких генов, имеющих отношение к обмену веществ (в частности, PGC-1α, PPAR-δ и PDK4, белки которых участвуют в расщеплении жиров), из их промоторных областей (то есть тех участков, с которых начинается считывание информации с ДНК) уходили метильные группировки. Теперь уже ничто не мешало другим ферментам соединиться с этим участком и начать считывание. Получается, что в результате физических упражнений молчащие прежде гены вдруг вновь стали активными.

Более того, согласно наблюдениям биологов, обнаружилась прямая связь между интенсивностью физической нагрузки и активностью генов. И вот что интересно — чем больше подопытный "вкалывал" на тренажере, тем активнее становились его гены. Теперь уже не оставалось сомнения в том, что именно мышечное напряжение включает механизм деметилирования.

Для того чтобы проверить результаты своих опытов, ученые поставили еще один эксперимент. Они взяли изолированную мышцу крысы и начали стимулировать ее с помощью электричества к сокращению. И здесь повторилось то же самое — чем больше мышца "дергалась", тем больше промоторных участков ДНК данных генов освобождались от СН3-группировок. Получается, что дело действительно в мышечных усилиях, а не в чем-то другом.

Однако каков непосредственный молекулярный механизм деметилирования? Исследователи считают, что к этому как-то причастен такой важный для организма элемент, как кальций. Дело в том, что недавно исследования американских биологов показали, что похожее действие на гены оказывает кофеин. Это вещество стимулирует выброс ионов кальция из клеточных резервуаров. А после того, как количество ионов достигало определенного значения, начиналось массовое "срывание" метильных групп с промоторов ДНК.

Но ведь всем известно, что-то же самое происходит и при сокращении мышц! Более того, без кальция никакого сокращения не получится. Получается, что именно его ионы и включают процессы деметилирования. Хотя каким именно образом — еще предстоит выяснить.

И что же, получается, что управлять своими генами можно, не только занимаясь спортом, но и просто попивая кофе! Можно-то оно можно, однако делать этого не рекомендуется. Ведь доза кофеина, при которой начинается процесс активизации генов, весьма близка к смертельной. Так что, если хотите похудеть посредством активизации генов, чьи белки расщепляют жиры, лучше все-таки со штангой позаниматься или на велотренажере педали покрутить, но и увлекаться не следует — вдруг деметилируются еще и такие гены, которым уж точно лучше "помолчать".

Читайте также: Новая диета… из иммунитета

Следует также заметить, что подобные изменения генома не могут быть переданы потомкам, то есть сделать активной ДНК своих детей, усиленно занимаясь спортом, не получится. Дело в том, что через какое-то время даже у любителей физических упражнений метильные группы вновь встанут на свои места, и гены "замолчат". А что касается детей, то их ДНК будет метилировано в нужных местах еще в процессе формирования эмбриона. Однако, когда они станут взрослыми, ничто не помешает им вновь активизировать гены, занимаясь спортом…

Читайте также в рубрике "Наука и техника"