среда, 7 марта 2012 г.

Физические упражнения позволяют управлять собственной ДНК

Физические упражнения позволяют управлять собственной ДНКФизическая нагрузка влияет на эпигенетический код ДНК мышечных клеток, активируя в них некоторые гены, управляющие обменом веществ.

Занимаясь в спортзале, вы не только тренируете мускулы, но ещё и напрямую управляете своими генами! Исследователи из Каролинского (Швеция) и Копенгагенского (Дания) университетов обнаружили, что физические упражнения активируют в мышечных клетках ряд генов, участвующих в регуляции метаболизма. Активация происходит за счёт деметилирования ДНК, в которой эти гены находятся.

Широко известно, что активность гена определяется не только последовательностью его ДНК и ДНК регуляторных областей, которые им управляют, но и с помощью внегенетических — или эпигенетических — механизмов. Одним их основных механизмов такого рода является метилирование ДНК. Специальные ферменты пришивают к азотистым основаниям нуклеиновой кислоты метильные группы, после чего ген с такой модификацией инактивируется: факторы транскрипции, отвечающие за синтез мРНК, не могут работать с метилированными участками ДНК. Можно сказать, что метилирование — это такая «печать молчания» на генах. Долгое время считалось, что этот процесс необратим и что все подобные эпигенетические манипуляции происходят на ранних этапах развития организма, то есть у взрослого организма метильный узор на ДНК измениться не может.

Однако буквально за последний год появилось несколько работ, в которых описывались ферменты, занимающиеся деметилированием ДНК. Молекулярным генетикам пришлось срочно пересматривать свои представления об эпигенетической регуляции генома: по-видимому, эти процессы на самом деле более лабильны и динамичны, чем о них было принято думать. Об этом же говорят и эксперименты, проведённые шведскими и датскими исследователями. Учёные брали биопсию из бедренных мышц взрослых людей после того, как те усиленно позанимались на велотренажёрах, и сравнивали её с пробой, взятой до физических упражнений. Оказалось, что после тренировки у нескольких генов, имеющих отношение к метаболизму (исследователи называют среди них PGC-1α, PPAR-δ и PDK4), из промоторных областей уходили метильные группировки. Белки, отвечающие за синтез мРНК, связываются в первую очередь с промоторным участком ДНК, и если промотор открыт для работы, то начинается процесс транскрипции. Отсутствие метилов на промоторах этих генов означало их активацию.

В статье, опубликованной в журнале Cell Metabolism, авторы говорят, что чем интенсивнее была тренировка, тем заметнее проходило деметилирование ДНК. Человек, таким образом, может сам управлять собственным геномом — но кто мог подумать, что это можно делать с помощью банальной физической нагрузки? Детали механизма пока неясны, но очевидно, что именно мышечное напряжение включает механизм деметилирования. Исследователи ставили эксперименты на изолированной мышце крысы и видели тот же самый эффект: если побуждать мышцу к сокращению, статус активности генов в её клетках меняется.

Между прочим, похожее действие на геном оказывает кофеин — правда, в довольно больших дозах. Кофеин стимулирует выброс ионов кальция из саркоплазматического ретикулума мышечных клеток — то же самое происходит при сокращении мышц. Скорее всего, именно кальций как-то включает процессы деметилирования и активации генов. Исследователи, понятно, не рекомендуют заменять физические упражнения усиленным потреблением кофе: кофеин действует на нервную систему, и, чтобы увидеть генетический эффект в мышечных клетках, нужно выпить такую дозу кофе, которая для мозга будет почти смертельной. Уж лучше управлять собственной ДНК с помощью велотренажёра.

Подготовлено по материалам Копенгагенского и Каролинского университетов.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Здоровье":

Как есть, спать и не толстеть
Если вы не страдаете пищевым «алкоголизмом», пропустите эту новость, посчитав очередным рекламным трюком, — потому что она, увы, о том, что можно «есть всё и не толстеть». Впрочем, можете и почитать — потому что, как показало недавнее исследование, проведённое в Калифорнийском университете в Ирвайне (США) на специально генетически-модифицированных мышах, именно такой невероятный сценарий может быт...
  (читать дальше)

Сравнение доказанной эффективности «Арбидола» и «Тамифлю»
Об исследовании в области оксидной электроники, которая рассматривается как альтернатива электроники Литийионные аккумуляторы безопасны, экологичны, экономичны и способны «проехать» до 600 тыс. В преддверии 100-летия открытия Южного полюса о некоторых страницах истории советских экспедиций в Антарктиду Конфуцианство – намного более широкое понятие, чем капитализм, социализм и феодализм, а вс...
  (читать дальше)

Шизофрению будут лечить антибиотиками?
Учёные собираются проверить данные, согласно которым антибиотик миноциклин облегчает психотические состояния. Британские врачи начинают масштабное исследование, инициированное Комиссией по шизофрении и подкреплённое средствами Национального института исследований в области здравоохранения. А целью его будет выяснение, можно ли лечить шизофрению антибиотиками. На первый взгляд, идея лечить псих...
  (читать дальше)

Депрессия как помощник иммунитету
Депрессия могла возникнуть как подспорье иммунной системе: во время болезни она меняет наше поведение так, чтобы иммунитету было легче справиться с инфекцией. По статистике, примерно каждый десятый взрослый житель Соединённых Штатов страдает от депрессии. В ней, безусловно, мало приятного, но столь широкое её распространение заставляет учёных всё чаще задумываться о том, что у депрессии могут бы...
  (читать дальше)

Как тело различает широкий спектр высоких температур
Белки теплового шока, собранные в различные комбинации, способны различать температуры, начиная от тёплого рукопожатия и заканчивая острой пищей. Исследования, кропотливо ведущиеся последние двадцать лет, показали, что протеины на поверхности нервных клеток позволяют телу ощущать несколько температур. Теперь учёные узнали, как эти считанные протеины, управляющие ионными каналами, различают широкое...
  (читать дальше)

Натуральный метаболит грибка оказался эффективным блокатором ферментов, активизирующих рост раковых клеток
Природа щедро одаривает учёных безграничным количеством биологически активных веществ, помогающих человечеству противостоять самым опасным болезням, включая раковые. Например, рассматриваемое исследование идентифицировало несколько макроциклических лактонов резорциловой кислоты, выделяемых из мангровой плесени, как эффективный ингибитор ферментов, ответственных за рост опухолей. (К слову, первый п...
  (читать дальше)

Гомосексуализм как способ сделать карьеру
К счастью, речь пойдёт только о пресловутых бонобо. Самки этих шимпанзе для продвижения по социальной лестнице занимаются сексом с более высокоранговыми подругами, причём в процессе нарочито демонстрируют окружающим свой карьерный рост, вопя на всю округу. Шимпанзе бонобо известны мягким нравом и любвеобильностью, что делает их совершенно непохожими на агрессивных и воинственных обыкновенных шим...
  (читать дальше)

Как марихуана портит память
Исследования влияния марихуаны на мозг привели к неожиданному открытию: оказалось, что служебные клетки мозга, функцией которых считалась только поддержка и питание нейронов, могут активно контролировать состояние межнейронных контактов и влиять на работу нейронных цепей. Марихуана помогла учёным пересмотреть принципы клеточной архитектуры мозга. Оказалось, что служебные клетки нервной ткани, не...
  (читать дальше)

Таурин в мясе птиц защищает женщин от ишемической болезни сердца
Питательное вещество, содержащееся в тёмном мясе домашней птицы, может обеспечить женщинам защиту от ишемической болезни сердца (ИБС). К такому выводу пришли сотрудники медицинского центра Langone при Университете Нью-Йорка (США). Ишемическая болезнь сердца — главный убийца американских мужчин и женщин, ответственный за каждую пятую смерть. Это патологическое состояние характеризуется абсолютным...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)