Epigenetikus kapcsoló az elhízáshoz Max-Planck-Gesellschaft
Az elhízás néha kikapcsolható
Régóta ismert, hogy az elhízás a génekben található. A Max Planck Immunobiológiai és Epigenetikai Intézet freiburgi kutatóinak új tanulmánya most azt mutatja, hogy az is kulcsfontosságú, hogy miként szabályozzák ezeket a géneket. Az Andrew Pospisilik által vezetett tudósok olyan epigenetikus kapcsolót fedeztek fel, amely normális vagy túlsúlyos emberekhez vezet azonos génekkel, például azonos ikrekkel. A kapcsoló úgy működik, mint egy klasszikus villanykapcsoló, és nem úgy, mint egy fokozat nélküli dimmer. A tanulmány eredményei megváltoztatják annak megértését, hogy az epigenetikus befolyás miként szabályozza génjeink aktivitását, és ezáltal elhízáshoz vezethet.
A földön több mint félmilliárd ember túl kövér. A túlsúly és az elhízás jelentős egészségügyi problémákat jelent, mivel gyakran a szív- és érrendszer másodlagos betegségei, a rák vagy a cukorbetegség kiindulópontját jelentik. A DNS nagyrészt felelős a súlyunkért, de nem csak. A környezeti tényezők szintén jelentősen befolyásolják súlyunkat.
Andrew Pospisilik kutatócsoportja a freiburgi Max Planck Immunobiológiai és Epigenetikai Intézetben érdekli, hogy az epigenetikai hatások hogyan befolyásolhatják a betegségek iránti fogékonyságunkat és azok fejlődését. A felfedezés kiindulópontja azok az egerek voltak, amelyeknek csak egy példánya volt a génből Trim28 a genomban van. A brisbane-i Emma Whitelaw korábbi tanulmányaiban az egerek még a szigorúan ellenőrzött, azonos környezeti feltételek mellett is nagy súlyingadozásokat mutattak. És hogy bár az állatok genetikailag azonosak voltak, vagyis pontosan ugyanolyan DNS-sel rendelkeztek. "Lenyűgöztek az adatok, mivel epigenetikus jelenségre utaltak" - mondja Andrew Pospisilik.
Vagy vastag, vagy vékony
Amikor Max Planck kutatói alaposabban megvizsgálták ezen genetikailag azonos állatok nagy számának súlyeloszlását, világossá vált, hogy a súlyok többsége két csoportra osztható. A vizsgált egerek normál vagy túlsúlyosak voltak. Alig volt köztes szakasz. "Meglepődtünk, hogy ugyanazzal a genotípussal két nagyon különböző, de nagyon stabil forma alakult ki" - mondja Kevin Dalgaard, a tanulmány első szerzője.
E két súlycsoport teljes génexpressziójának összehasonlításakor a kutatók egy úgynevezett „impresszált gének” hálózatára bukkantak, amelyek kevésbé voltak aktívak a túlsúlyos egerekben. Az „impresszált gének” olyan gének, amelyekben csak az anyától vagy az apától származó verzió aktív. Amikor a kutatók kikapcsolták a bejelölt gének két példányának egyikét, és így csökkentették a hálózat génjeinek aktivitását, ismét normális vagy túlsúlyos állatok jelentek meg. Ezek az adatok, amelyeket Anne Fergusson-Smith, Steve O'Rahilly, Giles Yeo és Anthony Coll által vezetett cambridge-i csapatokkal együttműködve gyűjtöttek, azt sugallják, hogy ez a hálózat egyfajta kapcsolóként működik, amely bármelyik normál módra vált - vagy túlsúlyos fenotípus.
"A kapcsoló megnyomása után a testtömeg egy életre szól" - mondja Andrew Pospisilik. Az elhízás nem követi Mendel genetikai törvényeit. "Most már tudjuk az epigenetikus kapcsolóról, hogy a vártnál eltérõen mûködik: nem úgy, mint egy fényerõsítõ, hanem mint egy tipikus fénykapcsoló - be vagy ki, normál vagy túlsúlyos."
A kutatók most azt is meg akarták tudni, hogy létezik-e hasonló kapcsolás az embereknél. Antje Koerner és Kathrin Landgraf, a lipcsei egyetemi kórház gyermekkori elhízás specialistáival együtt megvizsgálták normál és túlsúlyos gyermekek zsírszövetmintáit. Az eredmények azt mutatják, hogy a túlsúlyos gyermekek körülbelül fele megváltoztatta a Trim28 expressziós szintjét és az imprintált génhálózatot. Amikor a tudósok ikervizsgálatok nyilvánosan elérhető adatait is megvizsgálták, hasonló tendenciát találtak ott. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az egereknél talált kapcsoló embernél is létezik.
Az emlősöknél először észlelt polifenizmus
„Az általunk leírt kapcsoló nemcsak a betegségek genetikai és epigenetikai tényezőinek kölcsönhatásának megértésében segíthet. Ez megváltoztathatja az evolúciót is ”- mondja Andrew Pospisilik. Az a jelenség, amely egyértelműen megkülönböztethető egy szervezet fenotípusos jellemzőitől, azonos genotípussal fordulhat elő, a növény- és állatvilágban polifenizmus kifejezés alatt ismert. Tipikus példa a mézelő méhek, ahol akár egy királynő, akár egy munkaméh is felbukkanhat ugyanazon DNS alapján.
A freiburgi kutatók tanulmánya most arra utal, hogy a polifenizmus emlősökben és emberekben is megtalálható. Egy ilyen epigenetikus kapcsoló, amely ugyanazon DNS-sel jelentősen eltérő tulajdonságokat produkál, szelekciós előnyt jelenthet az evolúcióban. "A polifenizmus puffert jelenthet. Ha például egy kifejezés már nem kínál választ a rossz életkörülményekre, a polifenizmus lehetővé teheti a B tervet, amely hozzájárul a faj fennmaradásához" - mondja Pospisilik.
Elképzelhető az elhízás és más betegségek elleni epigenetikai terápia
A tanulmány eredményei nemcsak új evolúciós elméleti megfontolások terét nyitják meg. Ugyanakkor új betekintést nyújtanak a különféle betegségek epigenetikai terápiáiba is. A jövőbeni terápiáknál központi megállapítás, hogy ez az epigenetikus kapcsoló nem úgy működik, mint egy dimmer, hanem a szervezet két különböző formáját hozza létre nagyon stabil módon. „A következő dolog, amit meg akarunk tudni, hogy befolyásolhatjuk-e ezt a váltást akár étrendünk megváltoztatásával, a stressz minimalizálásával, akár gyógyszeres kezeléssel. Reméljük, hogy így véglegesen át tudjuk váltani a rendszert a túlsúlyról a normál súlyra ”- mondja Pospisilik.