Ты то, что ты ешь. Как диета заставляет наши гены работать правильно

МОСКВА, 5 июн — РИА Новости, Альфия Еникеева. От рождения у всех личинок пчел одинаковый набор генов, но королевой становится только та, которую кормят маточным молочком. Вещества, содержащиеся в этой смеси, нейтрализуют метилтрансферазу — фермент, блокирующий королевские участки генома у все прочих особей. Похожим образом при разных типах питания меняется активность генов у мух, мышей и других животных. Согласно сразу нескольким недавним исследованиям, правильно подобранная диета влияет и на ДНК человека, усиливая защищенность организма и продлевать молодость.

Когда цвет шерсти зависит от вкуса еды

В 2003 году американские ученые встроили в геном лабораторных мышей особый вариант гена A(vy), который превращал обыкновенных серых грызунов в золотисто-желтых гигантов (конечно, по мышиным меркам). Однако за красоту пришлось платить — экспериментальные животные страдали лишним весом, у них нарушилась толерантность к глюкозе, чаще возникал рак.

Несмотря на плохое здоровье, грызуны активно спаривались, и вскоре исследователи получили несколько поколений генно-модифицированных мышей. Большинство были золотисто-желтыми и болезненными, а некоторые выглядели как обыкновенные дикие грызуны. Это зависело от диеты их матерей.

Во время беременности часть самок специально кормили продуктами, обогащенными витаминами и фолиевой кислотой, которая считается донором метильной группы, то есть может присоединяться к цитозину — одному из четырех азотистых оснований ДНК. От того, в какой форме на регуляторном участке — перед самым началом кодирующей последовательности — представлен цитозин, зависит работа гена. А именно то, сколько белка он произведет. Этот процесс называется метилированием.

© Фото : Источник: Robert A. Waterland, Randy L. Jirtle Transposable Elements: Targets for Early Nutritional Effects on Epigenetic Gene Regulation, Mol Cell Biol. 2003 Aug; 23(15): 5293–5300. doi: 10.1128/MCB.23.15.5293-5300.2003

Мыши-агути, поменявшие цвет благодаря диете их матерей во время беременности

У подопытных мышей фолиевая кислота, поступающая в организм матерей, связывалась с цитозином и выключала в ДНК эмбрионов злосчастный ген A(vy). При этом сама последовательность не менялась. В результате у мышат белок не вырабатывался, и они рождались серыми и здоровыми. Остальные самки, питающиеся без добавок, рожали желтых и болезненных детенышей — ген A(vy) у них был активен и без перебоев вырабатывал регуляторный белок.

Правильно ешь — меньше нервничаешь

Похожим образом фолиевая кислота действовала на мышей и с другими генетическими поломками — например, с мутацией, вызывающей искривление хвоста. Если самки — носители этой мутации во время беременности ели пищу, обогащенную фолиевой кислотой, потомство рождалось здоровым. Если же получали обычный корм, у детенышей развивался дефект нервной трубки и, как следствие, были кривые хвосты.

Также на мышах ученые показали, что донорами метильных групп могут выступать холин, бетаин, витамин В12 и цинк. То есть все эти питательные вещества способны менять активность генов. Например, у мышат, чьи матери в период беременности сидели на диете с холином, улучшалась долговременная пространственная память за счет подавления активности нескольких генов.

© Иллюстрация РИА Новости

Метильные группы (CH3) присоединяются к цитозиновым основаниям, не разрушая и не изменяя ДНК, и таким образом влияют на активность некоторых генов. Есть и обратный процесс — деметилирование. В этом случае метильные группы удаляются и первоначальная активность генов восстанавливается. Основными донорами метильных групп считаются фолиевая кислота, холин и витамин В12.

Кроме того, продукты с высоким содержанием фолиевой кислоты меняют реакцию организма на стресс опять-таки за счет блокировки отдельных участков ДНК. То, как сильно животные реагируют на стресс, определяется по уровню гормонов глюкокортикоидов. Их выброс в кровь регулируется особыми рецепторами, расположенными в разных отделах мозга, в первую очередь в гиппокампе. Чем этих рецепторов больше, тем быстрее купируется стресс. За функционирование глюкокортикоидных рецепторов отвечает всего один ген — Nr3c1.

Российские ученые из Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН продемонстрировали, что правильно подобранная диета с высоким содержанием фолиевой кислоты блокирует активность Nr3c1. В результате у лабораторных крыс значительно повышается уровень ответа на стресс и его продолжительность. Правда, речь идет только о ручных животных, которых отбирали в течение 68 поколений. На агрессивных грызунов особая диета никак не влияет — у них, судя по всему, ген Nr3c1 и так заблокирован.

Зеленая диета

На людях такие опыты проводить неэтично, поэтому ученые главным образом опираются на наблюдения за беременными женщинами и их рационом. Именно так американские и нидерландские специалисты установили, что фолиевая кислота в диете матери влияет на активность гена IGF12 (инсулиноподобный фактор роста 2), отвечающего за рост и развитие ребенка.

Это подтверждает и более позднее исследование. Ученые два года наблюдали за 167 беременными жительницами Гамбии (Африка) и их новорожденными детьми. Диета обитателей этих мест меняется в зависимости от времени года. В сухой сезон преобладают рис, просо, арахис и маниок, в сезон дождей — листовые зеленые овощи, богатые фолиевой кислотой. У детей, зачатых в дождливый период, зафиксировали более высокие темпы метилирования ДНК, то есть у них была подавлена активность сразу нескольких генов, связанных с ожирением и метаболизмом.

Что касается взрослых, то на их гены могут влиять зеленый чай и соя. Согласно данным американских ученых, эпигаллокатехин-3-галлат, содержащийся в зеленом чае, активизирует гены-супрессоры, которые подавляют рост злокачественных опухолей, значительно снижая риск развития нескольких видов онкозаболеваний, в том числе рака груди и ротовой полости.

Генистеин, содержащийся в сое, влияет на экспрессию генов, связанных с развитием рака груди у женщин и рака простаты у мужчин. Кроме того, есть данные, что это вещество значительно улучшает состояние кожи за счет активизации генов, отвечающих за выработку эластина. Правда, пока это продемонстрировали только на крысах.