Jak działa metylacja DNA i jej rola w ekspresji genów?
Metylacja DNA to proces chemiczny, który nie zmienia samej sekwencji genów, lecz wpływa na ich aktywność. W wyniku dodania grup metylowych do DNA może dochodzić do wyciszenia lub aktywacji określonych genów. Chociaż metylacja DNA jest naturalnym procesem, podlega wpływom czynników zewnętrznych, takich jak styl życia czy dieta. Palenie papierosów jest jednym z najsilniejszych czynników środowiskowych wpływających na metylację DNA, co ma swoje konsekwencje w regulacji działania wielu genów w organizmie.
Główne wnioski z badań polskich naukowców nad wpływem palenia na metylację DNA
W ramach projektu EPIGENOM, finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, przeprowadzono badania nad profilami metylacji DNA u prawie 800 Polaków. Badacze z różnych instytucji, w tym Uniwersytetu Jagiellońskiego i Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego, odkryli, że palenie papierosów wpływa na ponad 450 miejsc w genomie człowieka. Poniżej omówione zostały kluczowe wnioski z tych badań.
1. Zmiany w metylacji DNA a przewidywanie poziomu palenia
Badacze opracowali algorytm matematyczny umożliwiający przewidywanie poziomu palenia na podstawie analizy metylacji DNA. Dzięki temu, metylacja DNA może służyć jako biomarker poziomu narażenia na dym papierosowy, dostarczając bardziej precyzyjnych informacji niż samoocena pacjenta. Algorytm pozwala także na ocenę liczby papierosów wypalanych przez daną osobę, co może być pomocne w ocenie zagrożenia zdrowotnego wynikającego z palenia.
2. Palenie a przyspieszenie starzenia epigenetycznego
Wykazano, że palenie papierosów wpływa na tzw. zegary epigenetyczne – wskaźniki tempa starzenia na poziomie molekularnym. Profil metylacji DNA u palaczy wskazuje na szybsze starzenie się organizmu. Dzięki tym badaniom wiemy, że palenie przyspiesza procesy starzenia, co może tłumaczyć zwiększone ryzyko chorób związanych z wiekiem u osób palących.
3. Reakcja genu AHRR na palenie i inne czynniki stylu życia
Gen AHRR okazał się szczególnie wrażliwy na wpływ palenia. Jest on kluczowym markerem epigenetycznym palaczy, a zmiany w jego metylacji mogą świadczyć o poziomie ekspozycji na nikotynę. Co ciekawe, reakcja tego genu na metylację była związana także z innymi czynnikami stylu życia, takimi jak długość snu i aktywność fizyczna. Oznacza to, że gen AHRR może reagować na szereg modyfikacji w stylu życia, co daje nadzieję na odwracalność negatywnych skutków palenia.
Czy negatywne zmiany w metylacji DNA są odwracalne?
Wyniki badań EPIGENOM sugerują, że odwracalność zmian w metylacji DNA jest możliwa po zaprzestaniu palenia. Byli palacze, którzy rzucili nałóg, wykazywali profile metylacji DNA pośrednie między osobami nigdy niepalącymi, a aktywnymi palaczami. Co więcej, wprowadzenie zdrowych nawyków, takich jak regularna aktywność fizyczna i odpowiednia ilość snu, może przyspieszyć proces regeneracji metylacji DNA. Działania te pomagają w przywróceniu stanu DNA zbliżonego do osób, które nigdy nie paliły.
Zastosowanie wiedzy o metylacji DNA w medycynie i kryminalistyce
Badania nad wpływem palenia na metylację DNA mają szerokie zastosowanie. Algorytmy oceniające profil metylacji DNA mogą pomóc lekarzom w monitorowaniu przestrzegania zaleceń dotyczących rzucenia palenia przez pacjentów, co jest ważne w kontekście zmniejszenia ryzyka wielu chorób. Wiedza ta może także wspierać precyzyjną diagnostykę oraz dostosowanie terapii do indywidualnych potrzeb pacjenta.
Dodatkowo, profilowanie metylacji DNA ma zastosowanie w kryminalistyce. Analiza DNA może dostarczyć informacji o stylu życia osoby, co może być cennym uzupełnieniem w budowie portretu genetycznego podejrzanych o przestępstwa.
- Zobacz również: Drastyczna podwyżka akcyzy na papierosy – prezydent Andrzej Duda podpisał nowelizację ustawy
Źródła:
- https://clinicalepigeneticsjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13148-024-01757-0
- https://www.uj.edu.pl/wiadomosci/-/journal_content/56_INSTANCE_d82lKZvhit4m/10172/157154571
