Роль харчування у експресії генів
Регулювання генів за допомогою харчування
Поживні речовини, які ми споживаємо, можуть впливати на експресію генів та спосіб регулювання наших генів. Експресія гена може бути змінена середовищем клітини. До факторів навколишнього середовища належать вибір способу життя та харчування. Харчування може змінити клітинні процеси всередині нашого тіла в кращу чи гіршу сторону. Поживні речовини та вітаміни можуть не тільки зменшити тяжкість захворювання, але вони можуть допомогти вченим створити більш цілеспрямовані плани лікування. Подальше розуміння процесу регуляції генів і того, що на нього впливає, дає змогу краще зрозуміти хвороби.
Що таке експресія генів?
Експресія генів описує процес, коли інформація, що зберігається в наших генах, стає білком або іншою функціональною одиницею (1). Експресія гена в клітині може змінюватися залежно від навколишнього середовища. Він може контролювати, коли виробляються білки та виробляється їх кількість. Експресія генів відбувається за допомогою процесів, що називаються транскрипцією та трансляцією (2).
Генетична транскрипція та переклад
Транскрипція
Під час транскрипції гена робиться РНК-копія послідовності ДНК. Його називають інформаційною РНК або мРНК. Молекула мРНК рухається від ядра до цитоплазми, де направляє синтез білка, для якого вона кодує (2). Цей процес здійснюється ферментом, який називається РНК-полімераза, та іншими факторами транскрипції. Фактори транскрипції - це регуляторні білки, що беруть участь у ініціюванні та завершенні транскрипції в клітині (3).
Переклад
Трансляція гена - це процес перетворення молекули мРНК у послідовність амінокислот для синтезу білка (2). Генетичний код - це те, що переводить генетичну інформацію в молекулі ДНК або мРНК у білок. У клітинній цитоплазмі рибосома зчитує послідовність мРНК групами з трьох основ для збирання білка.
Регуляція генів
Регуляція генів - це процес контролю того, які гени в нашій ДНК експресуються (3). Гени регулюються за допомогою складних елементів відповіді, які прискорюють або уповільнюють транскрипцію (4). Фактори транскрипції регулюють експресію генів у наших клітинах, і вони можуть бути специфічними або загальними. Конкретні фактори транскрипції включають активатори, коактиватори та репресори. Активатори спрямовані на збільшення швидкості транскрипції шляхом зв'язування з регуляторними послідовностями на ДНК, які називаються енхансерами. Вони працюють із загальними факторами транскрипції та коактиваторами, щоб ініціювати експресію (3). Репресори зв'язуються з регуляторними послідовностями, які називаються глушителями, щоб інгібувати транскрипцію.
Харчова наука та експресія генів
Нутрігеноміка - це розділ харчової науки, який розглядає взаємодію харчування та генів щодо лікування та профілактики захворювань. Використовуючи сигнальні шляхи, вітаміни та поживні речовини впливають на швидкість транскрипції (4). Проміжні продукти вітамінів а і d безпосередньо впливають на транскрипцію. Інші безпосередні фактори, що впливають на транскрипцію, - це жирні кислоти, цинк та деякі стерини (4). Харчові волокна також можуть побічно впливати на експресію генів шляхом зміни гормональних сигналів. Харчові волокна - це тип вуглеводів, які ми вживаємо з їжею таких рослин, як цільні зерна, горіхи, фрукти та овочі (5).
Метилювання ДНК - це процес додавання метильної групи до молекули ДНК. Метильні групи впливають на взаємодію ДНК і молекул, що продукують білок, і тому вони можуть активувати або замовчувати гени (6). Дослідження виявили, що деякі дієтичні компоненти змінюють ген-специфічні рівні метилювання ДНК. Ці дієтичні компоненти включають фолат, поліфеноли та флавоноїди зеленого чаю та фітоестроген (6).
Фолат
Фолат - це водорозчинний вітамін, який ви можете знайти в більшості продуктів харчування або як харчова добавка. Це кофермент, який бере участь у процесі утворення ДНК та РНК, а також у метаболізмі амінокислот (7). Деякі продукти з високим вмістом фолатів:
- шпинат
- брюсельська капуста
- спаржа
Поліфеноли
Поліфеноли - це природні сполуки у фруктах та овочах (10). Вони важливі, оскільки забезпечують захист від ультрафіолетового випромінювання або загострення клітин патогенами (10). Наступні фрукти містять 200-300 мг поліфенолів у порції свіжих фруктів по 100 г:
- вишні
- виноград
- ягоди
- яблука
- груші
Продукти, виготовлені з цих фруктів, містять багато поліфенолів. Зазвичай напої, виготовлені з цих фруктів, містять достатню кількість поліфенолів. Наприклад, стакан червоного вина та чашка чаю або кави містять близько 100 мг поліфенолів.