Metilacija je dodajanje enega atoma ogljika in treh vodikovih atomov drugi molekuli. Ta pojav velja za zadnjo besedo na področju zdravstva. Spremlja skoraj vse telesne funkcije.
Funkcije
Metilne skupine (ogljikovi in vodikovi atomi) sodelujejo pri:
- Odziv telesa na stresne situacije.
- Proizvodnja in predelava glutationa. Deluje kot ključni antioksidant v telesu.
- Razstrupljanje hormonov, težkih kovin in kemičnih spojin.
- Obvladujte vnetje.
- Popravite poškodovane celice.
- Imunski odziv in njegova regulacija, boj proti virusom in okužbam, nadzor nad proizvodnjo T-elementov.
Pomemben je tudi proces metilacije DNK. Oglejmo si ga podrobneje.
Epigenetski nadzor razvoja
Metilacija DNK spodbuja prenos vzorcev na naslednjo generacijo celic med mitozo. Relativno nedavno je bilo ugotovljeno, da proces združevanja skupin atomov v terminaludiferencirane strukture imajo določeno razmerje s tvorbo spomina in sinaptično plastičnostjo. K. Miller in D. Sweet sta raziskovala metilacijo DNK. Preučevanje pojava jih je pripeljalo do zaključka, da se aktivnost metilaze deoksiribonukleinske kisline pri živalih med pomnjenjem novih informacij znatno poveča. To prispeva k zmanjšanju izražanja genov, ki zavirajo spominske procese. Poleg tega avtorji opozarjajo na še en fenomen. Raziskovalci poročajo, da na tvorbo spomina vpliva aktivacija gena za protein reelin, ki spodbuja spremembe sinaptičnih povezav in je vključen v patološki potek shizofrenije. V tem primeru so odločilni dejavnik demitalaza-encimi, ki zagotavljajo demetilacijo DNK (sprostitev iz metilnih skupin). Ugotovljena dejstva nam omogočajo, da naredimo najpomembnejši zaključek. Metilacija DNK kot eden od epigenetskih mehanizmov, pa tudi njen obratni pojav, igrata bistveno vlogo pri shranjevanju in pomnjenju informacij. To idejo potrjujejo rezultati študije skupine E. Coste. Ugotovljeno je bilo, da lahko demilacijo genov glutamat dekarboksilaze in reelina pri miših posredujejo majhne molekule, ki motijo namestitev DNK v jedro. Te študije ne kažejo le na možnost spremembe prevladujoče ideje o oblikovanju spomina. Prav tako kažejo, da je metilacija DNK, ki je prej veljala za trajno, dinamična. Poleg tega se lahko uporablja v terapiji.
Funkcije
Zamisel, da sta spomin in metilacija DNK povezana, ni nova. Pogojnost sinaptičnega prenosa z acetilacijo histona je bila že ugotovljena. Sestavljajo okostje, okoli katerega se vije DNK. Acetilacija vodi do zmanjšanja afinitete histonov za nukleinske kisline. Posledično se odpre dostop do DNK in drugih proteinov, ki so med drugim povezani z aktivacijo genov. Dejansko je bila aktivnost histon acetiltransferaze CREBBP (vezovalni protein), ki deluje kot ključni nevronski transkripcijski faktor, povezana z učinkom tega proteina na spomin. Poleg tega so med uporabo zaviralcev histon deacetilaze ugotovili povečanje dolgoročnega spomina. To je vodilo do pospeševanja acetilacije histona.
Hipoteze
Sweet in Miller sta postavila naslednje vprašanje v zvezi s histonsko odvisno znižano regulacijo izražanja strukture. Če lahko igra vlogo pri uravnavanju spomina, bi imela metilacija DNK podoben učinek? Ta pojav je bil obravnavan predvsem kot sredstvo za ohranjanje aktivnosti struktur med mitozo in tvorbo sistemov. Vendar pa so v možganih zrelih sesalcev opazili intenzivnost metilaz, kljub dejstvu, da se večina njegovih celic ne deli. Zaradi dejstva, da obravnavani pojav prispeva k zatiranju genske ekspresije, znanstveniki niso mogli zavrniti možnosti povezave med metilazami in regulativnimi procesi v nevronih.
Preverjanje predpostavk
Sweet and hisKolegi, ki so preučevali metilacijo DNK in pomen tega pojava pri oblikovanju spomina, so predele hipokampusa obdelali z zaviralci metiltransferaz deoksiribonukleinske kisline. Ugotovili so, da se s tem prepreči nastanek dolgotrajnega potenciranja – krepitve sinaptičnih povezav kot odziva na nevronsko aktivnost. Ta proces določa delovanje mehanizmov učenja in spomina. Znanstveniki so tudi ugotovili, da so inhibitorji zmanjšali raven metilacije v reelin DNK. To je kazalo na njegovo reverzibilnost.
Poskusi
Sweet in Miller sta se odločila nadaljevati svoje raziskave in sta začela opazovati spremembe v vzorcih metilacije pri miših v modelu, v katerem se živali naučijo povezati določeno lokacijo z neprijetnimi dražljaji, zlasti z blagimi šoki. Obnašanje subjektov, zdravljenih z zaviralci, je izražalo možne težave pri učenju. Ko so jih postavili v okolje, v katerem bi se morali bati, so zmrznile bistveno manj pogosto kot kontrolne živali.
Sklepi
Kako lahko metilacija vpliva na spomin miši? Znanstveniki so to razložili takole. V DNK je precej mest, na katera lahko vpliva dodajanje skupin vodikovih in ogljikovih atomov. V zvezi s tem so se raziskovalci odločili, da se obrnejo na naslednji pojav. Najprej so preučevali metilacijo genov, katerih vloga pri oblikovanju spomina je bila že ugotovljena. Najprej je bilo upoštevano področje, kjer so zavirani spominski procesi proteina fosfataze. Zmanjšano izražanjelahko povzroči nasprotno. Dejansko se je po eni uri kontekstualnega pogojevanja strahu stopnje metilacije povečale za več kot stokrat. Hkrati so se ravni mRNA v hipokampalni regiji CA1 rahlo, a statistično značilno znižale. Ta učinek najdemo v možganih živali s kombinacijo manjšega šoka okončin in novosti konteksta. Posamezno ti dražljaji ne vplivajo na metilacijo. V skladu s tem se pridružitev skupinam izvaja izključno s pravim treningom.
metilacija in staranje DNK
Težave starosti in onkološke bolezni so med najbolj obravnavanimi temami. V mnogih letih raziskav so znanstveniki predlagali različne teorije in modele. Vendar pa trenutno noben koncept ne odgovori v celoti na vsa vprašanja. Medtem pa je pri iskanju rešitve problema staranja največje zanimanje preučevanje sprememb genske aktivnosti. Svoje mnenje o tej zadevi je izrazil zlasti profesor Anisimov. Poudarja, da je ekspresija (izražanje) genov med drugim odvisna od metilacije, ki lahko vpliva na hitrost staranja. Do 5% citozinskih ostankov deoksiribonukleinske kisline je bilo podvrženo dodatku skupin ogljikovih in vodikovih atomov s tvorbo 5MC (5-metilcitozin). Ta baza velja za edino konstanto v DNK višjih organizmov. Združevanje skupin poteka v obeh nitih simetrično. Ostanki 5 mC so vedno prekriti z ostanki gvanina. Hkrati pa struktureopravljajo različne funkcije. Vendar je pomembno omeniti, da je metilacija vključena v regulacijo genske aktivnosti. Spremembe pri vključevanju v skupine so posledica napak na nivoju transkripcije.
Razlogi
Demetilacija, povezana s starostjo, je bila prvič opisana leta 1973. To je razkrilo razliko v stopnji ločevanja skupin v tkivih podgan. V možganih je bila demetilacija bolj aktivna kot v jetrih. Nato so s starostjo ugotovili zmanjšanje 5 mC v pljučih, pa tudi v fibroblastnih tvorbah kože. Raziskovalci so predlagali, da starostna demetilacija predisponira celice za transformacijo tumorja. Ta pojav lahko preprosto predstavimo na naslednji način. Neaktivni gen je vezan na metilno skupino. Pod vplivom kemičnih reakcij se odklopi. V skladu s tem se gen aktivira. Skupina atomov deluje kot varovalka. Manjše kot je njihovo število, bolj bo celica diferencirana in s tem starejša, več kot jih je, mlajša bo. Klasičen primer, ki se pogosto uporablja v literaturi, je razvoj nekaterih vrst lososa. Pokazal se je pojav njihove izjemno hitre smrti takoj po drstenju. Včeraj mladi posamezniki v rodni dobi umrejo v kratkem času. V biološkem smislu je ta pojav pospešeno staranje, ki ga spremlja množična demetilacija DNK.
Kako pomagati telesu?
Obstajajo različni načinilahko izboljša prirojeno metilacijo DNK. Med najbolj priljubljenimi so:
- Uživanje sveže zelenjave. Posebej priporočljiva je listnata zelenjava. Delujejo kot vir folne kisline, ki je bistvenega pomena za pravilno metilacijo.
- Jemanje vitaminov B12 in B6, riboflavina. Njihov vir so jajca, ribe, mandlji, orehi, šparglji itd.
- Zagotovite si dovolj cinka in magnezija. Zagotavljajo vzdrževanje metilacije.
- Vnos probiotikov. Prispevajo k prejemu in absorpciji vitaminov skupine B in folne kisline.
Pomembno je tudi zmanjšati stresne situacije, opustiti slabe navade (piti, kaditi). Paziti je treba, da strupene snovi ne pridejo v telo. Te spojine vzamejo metilne skupine, obremenijo jetra.
