Повна стаття Епігеномне програмування майбутнього шляху до здоров’я

Оглядові статті

Повна стаття
Цифри та дані
Список літератури
Цитати
Метрики
Ліцензування
Передруки та дозволи
PDF

Анотація

Відповідальний редактор: Елізабет Норін, Інститут Каролінської, Швеція.

У десятиліття після того, як Уотсон і Крик в 1953 році опублікували свою статтю про структуру ДНК (1), загальновизнаною аксіомою було те, що біологічно важлива інформація може надходити лише з ДНК через РНК в білки, і практично нічого не можна додати ззовні . Однак протягом останніх кількох років минулого століття зростаючий обсяг результатів вказував на `` хитромудрі перехресні перешкоди між організмом та навколишнім середовищем на всіх рівнях, з циклами зворотного зв'язку та зворотного зв'язку в епігенетичній та метаболічній мережі молекулярних взаємодій це позначає і змінює гени, коли організм починає свою життєву справу, з ефектами, що відбиваються і посилюються поколіннями '' (2). Ці події можна резюмувати у твердженні про те, що всі організми мають «рідкий геном», таким чином роблячи істиною твердження «панта реї», тобто все плаває, Гераклітосом близько 2500 років тому.

У 90-х роках стало очевидним, що прокаріоти відіграють важливу роль у формуванні рідинного геному еукаріотів (3, 4). Сьогодні людину часто описують як «суперорганізм», що складається з консорціуму величезної кількості представників вірусів, еукарії, бактерій та ахей. Що стосується кількості клітин, дорослі люди є більш прокаріотичними, ніж еукаріотичні, оскільки 90% наших клітин мають мікробну та лише 10% людську природу (5). Додаючи бактеріофаги до кількості, клітини людини можуть становити менше одного проміля.

Щоб отримати повну інформацію про поведінку цього суперорганізму в різних умовах навколишнього середовища, в медико-біологічну науку та практику було введено набір «омічних» технологій:

геноміка та метагеноміка який аналізує геном і структуру мікробіому людини;

епігеноміка та метаепігеноміка, опис того, як певні гени в еукаріотичних та прокаріотичних клітинах вмикаються чи вимикаються без змін у послідовності нуклеотидів ДНК;

транскриптоміка, який вимірює рівні транскрипту мРНК;

протеоміка, який оцінює кількість і спектр білка;

метаболоміка, що визначає велику кількість низькомолекулярних клітинних метаболітів, що дозволяють кількісно контролювати множину різних біологічних молекул та їх взаємодію в організмі людини;

феноміка що як якісно, так і кількісно вимірює феноменічні зміни організму у відповідь на генетичні та епігенетичні зміни, спричинені різними факторами середовища та агентами. (6 - 8)

Багатоомічний підхід є потужним інструментом для розуміння функціональної симбіотичної взаємодії еукаріотичних та прокаріотичних клітин людини та динаміки молекулярних модифікацій цієї багатоклітинної системи в різних умовах навколишнього середовища. Накопичення `` омічних '' баз даних, особливо інтегрованих, та їх біоінформаційний аналіз дозволяє краще зрозуміти молекулярні основи здоров'я та захворювань людини та розробити нові ефективні ліки та функціональні продукти харчування (8-13).

Аналіз сучасних наукових та клінічних даних полегшує вибір деяких молекулярних та клітинних ознак (геномна нестабільність, епігенетичні зміни, порушення множинних сигнальних шляхів поза мембраною та всередині клітин, дисбаланс води та солі, порушення енергетичного обміну та дисфункція мітохондрій, окисний стрес та дисбаланс антиоксидантних захисних механізмів, прискореного клітинного старіння, порушень проліферації та апоптотичних процесів, виснаження стовбурових клітин, хронічного запалення, дисбалансу мікробіоти кишечника, зміненої внутрішньо- та міжвидової комунікації в еукаріотичних та прокаріотичних клітинах тощо), тісно пов’язаних з накопиченими клітинні пошкодження, неконтрольований клітинний ріст, прогресуючі розлади нейрофізіологічного гомеостазу, порушення функціональних та/або поведінкових реакцій, що виникають під час тривалих змін гомеостазу суперорганізму.