"Həyat üçün əsas şey ölümdür": epigenetik Sergey Kiselyovla müsahibə

2024 Müəllif: Malcolm Clapton | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 03:47

Siçanlar, ömrün uzadılması və ətraf mühitin genomumuza və bəşəriyyətin gələcəyinə təsiri haqqında.

Sergey Kiselev - biologiya elmləri doktoru, professor və Rusiya Elmlər Akademiyasının Vavilov adına Ümumi Genetika İnstitutunun Epigenetika laboratoriyasının rəhbəri. O, ictimai mühazirələrində genlər, kök hüceyrələr, epigenetik irsiyyət mexanizmləri və gələcəyin biotibbindən danışır.

Lifehacker Sergey ilə söhbət edərək ətraf mühitin bizə və genomumuza necə təsir etdiyini öyrəndi. Həm də təbiət tərəfindən bizə hansı bioloji yaş təyin olunduğunu, bunun bəşəriyyət üçün nə demək olduğunu və epigenetikanın köməyi ilə gələcəyimizlə bağlı proqnozlar verə biləcəyimizi öyrəndik.

Epigenetika və onun bizə təsiri haqqında

Genetika nədir?

İlkin olaraq genetika 19-cu əsrdə Qreqor Mendel tərəfindən noxud becərilməsi idi. O, toxumları öyrəndi və irsiyyətin, məsələn, rənglərinə və ya qırışlarına necə təsir etdiyini anlamağa çalışdı.

Bundan əlavə, elm adamları bu noxudlara nəinki kənardan baxmağa başladılar, həm də içəriyə qalxdılar. Və məlum oldu ki, bu və ya digər əlamətin irsiyyəti və təzahürü hüceyrə nüvəsi, xüsusən də xromosomlarla bağlıdır. Sonra xromosomun içərisinə daha da dərindən baxdıq və gördük ki, onun tərkibində uzun bir dezoksiribonuklein turşusu molekulu - DNT var.

Sonra biz fərz etdik (daha sonra sübut etdik) ki, genetik məlumatı daşıyan DNT molekuludur. Və sonra başa düşdülər ki, genlər bu DNT molekulunda informasiya irsi vahidləri olan müəyyən bir mətn şəklində kodlanır. Onların nədən hazırlandığını və müxtəlif zülalları necə kodlaya bildiyini öyrəndik.

Sonra bu elm yarandı. Yəni genetika müəyyən əlamətlərin nəsillər silsiləsində miras qalmasıdır.

- Epigenetik nədir? Və təbiətin quruluşunu anlamaq üçün təkcə genetikanın kifayət etmədiyi qənaətinə necə gəldik?

Hüceyrənin içərisinə qalxdıq və genlərin xromosomların bir hissəsi olaraq bölünən hüceyrələrə daxil olan və irsi olan DNT molekulu ilə əlaqəli olduğunu başa düşdük. Ancaq bütün bunlardan sonra insan 46 xromosomun olduğu yalnız bir hüceyrədən görünür.

Zigota bölünməyə başlayır və doqquz aydan sonra birdən eyni xromosomların olduğu bütöv bir insan meydana çıxır. Üstəlik, onlar hər bir hüceyrədə olurlar, bunlardan bir yetkinin bədənində təxminən 10-u var.¹⁴… Və bu xromosomlar orijinal hüceyrədə olan eyni genlərə malikdir.

Yəni ilkin hüceyrə - ziqot müəyyən bir görünüşə sahib idi, iki hüceyrəyə bölünməyi bacardı, sonra bunu bir neçə dəfə etdi və sonra görünüşü dəyişdi. Yetkin insan çoxlu sayda hüceyrədən ibarət çoxhüceyrəli orqanizmdir. Sonuncular bizim parçalar dediyimiz icmalar şəklində təşkil edilmişdir. Və onlar, öz növbəsində, hər biri fərdi funksiyalar toplusuna malik olan orqanlar meydana gətirirlər.

Bu icmalardakı hüceyrələr də fərqlidirlər və fərqli vəzifələr yerinə yetirirlər. Məsələn, qan hüceyrələri saç, dəri və ya qaraciyər hüceyrələrindən əsaslı şəkildə fərqlənir. Və onlar daim bölünürlər - məsələn, aqressiv mühitin təsiri və ya bədənin sadəcə toxuma yenilənməsinə ehtiyacı olduğu üçün. Məsələn, bütün həyatımızda 300 kq epidermis itiririk - dərimiz sadəcə soyulur.

Və təmir zamanı bağırsaq hüceyrələri bağırsaq hüceyrələri olmağa davam edir. Dəri hüceyrələri isə dəri hüceyrələridir.

Saç folikülünü meydana gətirən və saç böyüməsinə səbəb olan hüceyrələr birdən qanayan baş yarasına çevrilmir. Hüceyrə dəli olub “mən indi qanam” deyə bilməz.

Amma onlarda olan genetik məlumat hələ də orijinal hüceyrədəki - ziqotdakı kimidir. Yəni, hamısı genetik cəhətdən eynidir, lakin fərqli görünür və fərqli funksiyaları yerinə yetirirlər. Və onların bu müxtəlifliyi yetkin orqanizmdə də miras alınır.

Məhz bu növ irsiyyət, supragenetik, genetikanın üstündə və ya ondan kənarda epigenetik adlanır. "epi" prefiksi "çıxıb, yuxarıda, daha çox" deməkdir.

Epigenetik mexanizmlər necə görünür?

Epigenetik mexanizmlərin müxtəlif növləri var - mən iki əsas haqqında danışacağam. Amma başqaları da var, heç də az əhəmiyyət kəsb etmir.

Birincisi, hüceyrə bölünməsi zamanı xromosom qablaşdırmasının irsiyyət standartıdır.

Dörd hərflə kodlanmış nukleotid ardıcıllığından ibarət olan genetik mətnin müəyyən fraqmentlərinin oxunmasını təmin edir. Və hər hüceyrədə bu hərflərdən ibarət iki metrlik DNT zəncirləri var. Ancaq problem ondan ibarətdir ki, onu idarə etmək çətindir.

Bir növ quruluşa bükülmüş adi iki metrlik nazik bir ip götürün. Hansı fraqmentin harada yerləşdiyini anlamaq çətin ki. Bunu belə həll edə bilərsiniz: ipi makaralara sarın və boşluqlarda bir-birinin üstünə qoyun. Beləliklə, bu uzun sap yığcamlaşacaq və onun hansı fraqmentinin hansı makarada olduğunu aydın şəkildə biləcəyik.

Bu, genetik mətnin xromosomlarda qablaşdırılması prinsipidir.

İstədiyimiz genetik mətnə giriş əldə etmək lazımdırsa, sadəcə olaraq sarğı bir az aça bilərik. İp özü dəyişmir. Lakin o, xüsusi bir hüceyrəyə, şərti olaraq, rulonun səthində olan müəyyən genetik məlumatlara çıxış imkanı verəcək şəkildə sarılır və qoyulur.

Hüceyrə qan funksiyasını yerinə yetirirsə, o zaman ipin və rulonların çəkilməsi eyni olacaqdır. Və, məsələn, tamamilə fərqli bir funksiyanı yerinə yetirən qaraciyər hüceyrələri üçün üslub dəyişəcək. Və bütün bunlar bir sıra hüceyrə bölmələrində miras qalacaq.

Ən çox danışılan digər yaxşı öyrənilmiş epigenetik mexanizm DNT metilasiyasıdır. Dediyim kimi, DNT dörd nukleotidin müxtəlif birləşmələrdə təkrarlandığı, təxminən iki metr uzunluğunda uzun bir polimer ardıcıllığıdır. Və onların fərqli ardıcıllığı bir növ proteini kodlaya bilən geni müəyyən edir.

Bu, genetik mətnin mənalı bir parçasıdır. Və bir sıra genin işindən hüceyrənin funksiyası formalaşır. Məsələn, bir yun ip götürə bilərsiniz - ondan çoxlu tüklər görünür. Məhz bu yerlərdə metil qrupları yerləşir. Çıxıntılı metil qrupu sintez fermentlərinin bağlanmasına imkan vermir və bu da bu DNT bölgəsini daha az oxunaqlı edir.

Gəlin “edam etməyə mərhəmət edə bilməzsiniz” ifadəsini götürək. Üç sözümüz var - və onların arasında vergüllərin düzülüşündən asılı olaraq məna dəyişəcək. Genetik mətnlə eynidir, yalnız sözlər əvəzinə - genlər. Və onların mənasını başa düşməyin yollarından biri, onları müəyyən bir şəkildə bir rulona bükmək və ya metil qruplarını lazımi yerlərdə yerləşdirməkdir. Məsələn, “edam et” sarmalların içərisində, “əfv” isə kənardadırsa, hüceyrə ancaq “rəhm et” mənasını işlədə biləcək.

Və ip fərqli şəkildə sarılırsa və yuxarıda "icra et" sözü varsa, o zaman edam olacaq. Hüceyrə bu məlumatı oxuyacaq və özünü məhv edəcək.

Hüceyrənin belə özünü məhv etmə proqramları var və onlar həyat üçün son dərəcə vacibdir.

Bir sıra epigenetik mexanizmlər də var, lakin onların ümumi mənası genetik mətnin düzgün oxunması üçün durğu işarələrinin qoyulmasıdır. Yəni DNT ardıcıllığı, genetik mətnin özü olduğu kimi qalır. Lakin DNT-də nukleotidləri dəyişmədən sintaksis işarəsi yaradan əlavə kimyəvi modifikasiyalar meydana çıxacaq. Sonuncu sadəcə bir az fərqli metil qrupuna sahib olacaq, nəticədə meydana gələn həndəsə nəticəsində ipin yan tərəfinə yapışacaqdır.

Nəticədə durğu işarəsi yaranır: “Sizi edam etmək olmaz, (kəkələyirik, çünki burada metil qrupu var) mərhəmət edin”. Beləliklə, eyni genetik mətnin başqa bir mənası ortaya çıxdı.

Nəticə budur. Epigenetik irsiyyət genetik mətnin ardıcıllığı ilə əlaqəli olmayan bir irsiyyət növüdür.

Kobud desək, epigenetika genetika üzərində üst quruluşdurmu?

Bu, əslində üst quruluş deyil. Genetika möhkəm təməldir, çünki orqanizmin DNT-si dəyişməzdir. Ancaq hüceyrə daş kimi mövcud ola bilməz. Həyat öz mühitinə uyğunlaşmalıdır. Buna görə də, epigenetika sərt və birmənalı genetik kod (genom) ilə xarici mühit arasında bir interfeysdir.

Dəyişməmiş irsi genomun xarici mühitə uyğunlaşmasına imkan verir. Üstəlik, sonuncu təkcə bədənimizi əhatə edən deyil, həm də içimizdəki başqa bir hüceyrə üçün hər bir qonşu hüceyrədir.

Təbiətdə epigenetik təsir nümunəsi varmı? Praktikada necə görünür?

Siçanların bir xətti var - agouti. Onlar solğun qırmızı-çəhrayı palto rəngi ilə xarakterizə olunur. Həm də bu heyvanlar çox bədbəxtdirlər: doğuşdan diabetlə xəstələnməyə başlayırlar, piylənmə riski artır, onkoloji xəstəlikləri erkən inkişaf etdirirlər və uzun ömür sürmürlər. Bu, müəyyən bir genetik elementin "aquti" geninin bölgəsinə daxil olması və belə bir fenotip yaratması ilə bağlıdır.

2000-ci illərin əvvəllərində isə amerikalı alim Randy Girtl bu siçan xətti üzərində maraqlı bir təcrübə qurdu. Onlara metil qrupları, yəni fol turşusu və B vitaminləri ilə zəngin bitki qidaları verməyə başladı.

Nəticədə müəyyən vitaminlərlə zəngin qidalarla böyüdülmüş siçanların nəslinin paltosu ağarıb. Və çəkiləri normallaşdı, şəkərli diabetdən əziyyət çəkməyi dayandırdılar və xərçəngdən erkən öldülər.

Bəs onların sağalması nə oldu? Valideynlərində mənfi fenotipin yaranmasına səbəb olan agouti geninin hipermetilasiyası olması faktı. Məlum oldu ki, bunu xarici mühiti dəyişdirməklə həll etmək olar.

Gələcək nəsillər eyni pəhrizdə dəstəklənsə, onlar eyni ağ, xoşbəxt və sağlam qalacaqlar.

Randy Girtl'in dediyi kimi, bu, genlərimizin taleyi olmadığına və bir şəkildə onları idarə edə biləcəyimizə bir nümunədir. Ancaq nə qədər olması hələ də böyük sualdır. Xüsusilə bir insana gəldikdə.

Ətraf mühitin insanlara belə epigenetik təsir göstərməsinə dair nümunələr varmı?

Ən məşhur nümunələrdən biri 1944-1945-ci illərdə Hollandiyada baş vermiş aclıqdır. Faşist işğalının son günləri idi. Sonra Almaniya bir ay ərzində bütün ərzaq çatdırılma marşrutlarını kəsdi və on minlərlə holland aclıqdan öldü. Ancaq həyat davam etdi - bəzi insanlar hələ o dövrdə hamilə qaldılar.

Və onların hamısı piylənmədən əziyyət çəkirdilər, piylənməyə, şəkərli diabetə meylli idilər və gözlənilən ömür uzunluğu azalırdı. Çox oxşar epigenetik dəyişikliklərə sahib idilər. Yəni onların genlərinin işinə xarici şərtlər, daha doğrusu, valideynlərin həmin qısa müddətli aclığı təsir edib.

Epigenomumuza başqa hansı xarici amillər belə təsir edə bilər?

Bəli, hər şey təsir edir: yeyilən bir parça çörək və ya bir dilim portağal, hisə verilmiş siqaret və şərab. Bunun necə işlədiyi başqa məsələdir.

Siçanlar ilə çox sadədir. Xüsusilə onların mutasiyaları məlum olduqda. İnsanları öyrənmək daha çətindir və tədqiqat məlumatları daha az etibarlıdır. Ancaq hələ də bəzi korrelyasiya tədqiqatları var.

Məsələn, Holokost qurbanlarının 40 nəvəsində DNT metilasyonunu araşdıran bir araşdırma var idi. Alimlər genetik kodunda stresli vəziyyətlərə cavabdeh olan genlərlə əlaqəli müxtəlif bölgələri müəyyən etdilər.

Ancaq yenə də bu, çox kiçik bir nümunə üzərində korrelyasiyadır, idarə olunan bir təcrübə deyil, burada bir şey etdik və müəyyən nəticələr əldə etdik. Bununla belə, bir daha göstərir: başımıza gələn hər şey bizə təsir edir.

Özünüzə diqqət yetirsəniz, xüsusən də gənc olduğunuz zaman, xarici mühitin mənfi təsirlərini minimuma endirmək olar.

Bədən solmağa başlayanda daha da pisləşir. Baxmayaraq ki, bir nəşr var ki, orada bunun mümkündür və bu halda biz bununla bağlı nəsə edə bilərik.

İnsanın həyat tərzinin dəyişməsi ona və onun nəslinə təsir edəcəkmi?

Bəli və bunun üçün çoxlu sübutlar var. Bu hamımızdır. Yeddi milyard olmağımız sübutdur. Məsələn, son 40 ildə ərzağın ümumən münasib olması səbəbindən insan ömrünün uzunluğu və onun sayı 50% artıb. Bunlar epigenetik amillərdir.

Əvvəllər Hollandiyadakı Holokost və aclığın mənfi nəticələrini qeyd etdiniz. Və epigenoma nə müsbət təsir göstərir? Standart məsləhət pəhrizinizi balanslaşdırmaq, alkoqoldan imtina etmək və s. Yoxsa başqa bir şey var?

Mən bilmirəm. Qidalanma balansının pozulması nə deməkdir? Balanslı bir pəhriz ilə kim gəldi? Hazırda epigenetikada mənfi rol oynayan həddindən artıq qidalanmadır. Biz həddindən artıq yeyirik və kökləyirik. Bu zaman yeməyin 50%-ni zibil qutusuna atırıq. Bu böyük problemdir. Qida balansı isə sırf ticarət xüsusiyyətidir. Bu kommersiya ördəyidir.

Həyatın uzadılması, terapiya və bəşəriyyətin gələcəyi

İnsanın gələcəyini proqnozlaşdırmaq üçün epigenetikadan istifadə edə bilərikmi?

Gələcək haqqında danışa bilmərik, çünki indini də bilmirik. Və proqnozlaşdırmaq su üzərində təxmin etmək kimidir. Hətta qəhvə meydançasında belə.

Hər kəsin öz epigenetikası var. Ancaq məsələn, gözlənilən ömür uzunluğundan danışsaq, ümumi qanunauyğunluqlar var. Vurğulayıram - bu gün üçün. Çünki biz əvvəlcə irsi xüsusiyyətlərin noxudda, sonra xromosomlarda, sonunda isə DNT-də basdırıldığını düşünürdük. Məlum oldu ki, əslində DNT-də deyil, xromosomlarda. İndi biz hətta epigenetikanı nəzərə alaraq çoxhüceyrəli orqanizm səviyyəsində işarələrin artıq noxudda basdırıldığını söyləməyə başlayırıq.

Bilik daim yenilənir.

Bu gün epigenetik saat kimi bir şey var. Yəni insanın orta bioloji yaşını hesablamışıq. Amma müasir insanların modelinə uyğun olaraq bu gün bizim üçün bunu etdilər.

Əgər dünənki insanı - 100-200 il əvvəl yaşamış şəxsi götürsək, onun üçün bu epigenetik saat tamamilə fərqli ola bilər. Amma nə cür olduğunu bilmirik, çünki bu insanlar artıq yoxdur. Beləliklə, bu universal bir şey deyil və bu saatın köməyi ilə gələcəyin adamının necə olacağını hesablaya bilmərik.

Bu cür proqnozlaşdırıcı şeylər maraqlı, əyləncəli və əlbəttə ki, zəruridir, çünki bu gün onlar Arximeddəki kimi bir alət - bir qolu verirlər. Amma hələ ki, dayaq nöqtəsi yoxdur. İndi biz bir qolu ilə solu və sağı doğrayırıq, bütün bunlardan nə öyrənə biləcəyimizi anlamağa çalışırıq.

DNT metilasiyasına görə insanın ömrü nə qədərdir? Və bu bizim üçün nə deməkdir?

Bizim üçün bu, yalnız təbiətin bu gün bizə bəxş etdiyi maksimum bioloji yaşın təxminən 40 il olması deməkdir. Təbiət üçün məhsuldar olan real yaş isə daha azdır. Niyə belədir? Çünki həyat üçün ən vacib şey ölümdür. Əgər orqanizm yeni genetik variant üçün yer, ərazi və qida sahəsini boşaltmazsa, gec-tez bu növün degenerasiyasına gətirib çıxaracaq.

Biz isə cəmiyyət bu təbii mexanizmlərə müdaxilə edirik.

İndi belə məlumatları aldıqdan sonra bir neçə nəsildən sonra biz yeni bir araşdırma apara biləcəyik. Və biz mütləq görəcəyik ki, bioloji yaşımız 40-dan 50-yə, hətta 60-a qədər artacaq. Çünki biz özümüz yeni epigenetik şərait yaradırıq - Randy Girtl-in siçanlarla etdiyi kimi. Kürkümüz ağarır.

Ancaq hələ də sırf fizioloji məhdudiyyətlərin olduğunu başa düşməlisiniz. Hüceyrələrimiz zibillə doludur. Və həyat boyu genomda təkcə epigenetik deyil, həm də genetik dəyişikliklər toplanır ki, bu da yaşla bağlı xəstəliklərin yaranmasına səbəb olur.

Buna görə də, sağlam həyatın orta uzunluğu kimi vacib bir parametri təqdim etməyin vaxtı gəldi. Çünki sağlam olmayan uzun sürə bilər. Bəziləri üçün bu, olduqca erkən başlayır, lakin narkotiklərlə bu insanlar 80 ilə qədər yaşaya bilər.

Bəzi siqaret çəkənlər 100 il yaşayır, sağlam həyat tərzi keçirən insanlar isə 30 yaşında ölə və ya ağır xəstələnə bilər. Bu sadəcə lotereyadır, yoxsa hər şey genetika və ya epigenetikaya aiddir?

Yəqin ki, sərxoşların həmişə şanslı olduğu zarafatını eşitmisiniz. Onlar hətta iyirminci mərtəbədən düşə bilər və qırılmır. Əlbəttə, bu ola bilər. Amma biz bu işi ancaq sağ qalan sərxoşlardan öyrənirik. Əksəriyyəti qəzaya uğrayır. Siqaretlə də belədir.

Həqiqətən, şəkər istehlakı səbəbindən, məsələn, şəkər xəstəliyinə daha çox meylli insanlar var. Dostum 90 ildir müəllimdir, qaşıqla şəkər yeyir, qan analizləri normaldır. Amma qan şəkərim qalxmağa başladığı üçün şirniyyatdan imtina etmək qərarına gəldim.

Hər bir fərd fərqlidir. Bunun üçün genetika lazımdır - DNT şəklində bütün həyatı davam etdirən möhkəm təməl. Və bu çox sadə genetik bazanın ətraf mühitə uyğunlaşmasına imkan verən epigenetika.

Bəziləri üçün bu genetik əsas elədir ki, onlar əvvəlcə bir şeyə daha həssas olmaq üçün proqramlaşdırılıblar. Digərləri daha sabitdir. Ola bilsin ki, epigenetikanın bununla əlaqəsi var.

Epigenetika bizə dərman yaratmağa kömək edə bilərmi? Məsələn, depressiyadan və ya alkoqolizmdən?

Mən həqiqətən necə başa düşmürəm. Yüz minlərlə insanı təsir edən hadisə baş verdi. Onlar bir neçə on minlərlə insanı götürdülər, təhlil etdilər və müəyyən etdilər ki, bundan sonra müəyyən riyazi ehtimalla onlarda nəsə var, nə isə yoxdur.

Sadəcə statistikadır. Bugünkü araşdırma ağ-qara deyil.

Bəli, maraqlı şeylər tapırıq. Məsələn, genom boyunca səpələnmiş yüksək metil qruplarımız var. Nə olsun? Axı biz əvvəlcədən bildiyimiz yeganə problemli geni olan siçandan danışmırıq.

Buna görə də, bu gün epigenetikaya məqsədyönlü təsir vasitəsi yaratmaqdan danışa bilmərik. Çünki genetikadan daha çox müxtəlifdir. Bununla belə, patoloji proseslərə, məsələn, şiş proseslərinə təsir etmək üçün epigenetikaya təsir edən bir sıra terapevtik dərmanlar hazırda araşdırılır.

Artıq praktikada istifadə olunan epigenetik nailiyyətlər varmı?

Dəri və ya qan kimi bədən hüceyrənizi götürüb ondan ziqot hüceyrəsi yarada bilərik. Və ondan özünüz alın. Və sonra heyvanların klonlaşdırılması var - axı, bu dəyişməz genetika ilə epigenetikada dəyişiklikdir.

Bir epigenetoloq kimi Lifehacker-ın oxucularına nə məsləhət verə bilərsiniz?

Zövqünüz üçün yaşayın. Siz yalnız tərəvəz yeməyi sevirsiniz - yalnız onları yeyin. Əgər ət istəyirsənsə, ye. Əsas odur ki, sakitləşdirir və hər şeyi düzgün etdiyinizə ümid verir. Özünüzlə harmoniyada yaşamaq lazımdır. Bu o deməkdir ki, sizin öz fərdi epigenetik dünyanıza sahib olmaq və onu yaxşı idarə etmək lazımdır.