Занятия в спортзале помогают управлять ДНК

Физическая нагрузка влияет на эпигенетический код ДНК мышечных клеток, активируя в них некоторые гены, управляющие обменом веществ, сообщает Nature News со ссылкой на исследование ученых из Каролинского института (Швеция) и Копенгагенского университета (Дания), опубликованное в журнале Cell Metabolism.

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.

Иными словами, метилирование заставляет гены «замолчать». Долгое время считалось, что этот процесс необратим и что все подобные эпигенетические манипуляции происходят на ранних этапах развития организма, а у взрослого организма метильный узор на ДНК измениться не может. Ряд работ, однако, заставил ученых пересмотреть эти представления.

В новом исследовании 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, 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. 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.

Похожее действие на геном оказывает и кофеин, но 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 подчеркивают, что физические упражнения не следует заменять усиленным потреблением кофе: кофеин действует на нервную систему, и, чтобы увидеть генетический эффект в мышечных клетках, нужно выпить такую дозу кофе, которая будет почти смертельной для мозга, пишет «Компьютерра–Онлайн».