Obezitatea poate fi uneori oprită

Se știe că predispoziția la adipozitate stă în genele noastre. Un nou studiu realizat de cercetătorii de la Institutul de Imunobiologie și Epigenetică Max Planck din Freiburg arată acum că este crucial și modul în care aceste gene sunt reglementate. Oamenii de știință conduși de Andrew Pospisilik au descoperit un nou comutator epigenetic de reglementare, care determină indivizii cu material genetic identic, cum ar fi gemenii monozigoți, să fie slabi sau obezi. Interesant, la fel ca un întrerupător clasic de lumină, există doar două rezultate discrete - PORNIT și OPRIT, sau mai degrabă obezi și nu obezi - nu creșteri continue ca la un gradator mai scăzut. Aceste noi cunoștințe modifică fundamental înțelegerea noastră asupra modului în care epigenetica influențează rezultatele genelor.

pentru

Lumea noastră are o problemă importantă. Aproximativ o jumătate de miliard de oameni sunt obezi. Obezitatea este un factor de risc pentru multe boli secundare precum probleme cardiovasculare, cancer și diabet. Adipozitatea este controlată în mare măsură de ADN-ul nostru și, mai recent apreciat, de mediul nostru.

Grupul lui Andrew Pospisilik de la Institutul de Imunobiologie și Epigenetică Max Planck este interesat în special de investigarea unor astfel de efecte „epigenetice” în bolile metabolice. Punctul de plecare al noului lor studiu a fost o tulpină de șoarece în care doar una din cele două copii ale genei Trim28 era prezentă în genom. Colaboratorii din Brisbane, conduși de Emma Whitelaw, au observat anterior că acești șoareci au prezentat variații mari ale greutății corporale, în ciuda faptului că sunt identici genetic. "Am fost intrigați de aceste descoperiri. Au sugerat posibilitatea unei boli pur epigenetice", spune Andrew Pospisilik.

Fie slabă, fie atârnată

Când au analizat distribuția în greutate a unor cohorte mari de șoareci identici genetic, cercetătorii Max Planck au observat ceva ciudat. Greutatea corporală a animalelor nu a fost aleatorie, au venit în două arome, fie slabe, fie obeze. „Am fost cu adevărat surprinși că același genotip poate duce la două fenotipuri foarte diferite, dar mai important, foarte stabile”, spune Kevin Dalgaard, primul autor al studiului.

Prin compararea expresiei genetice globale la cele două populații, echipa a descoperit o rețea de așa-numitele gene „imprimate” care a fost semnificativ mai mică exprimată la animalele obeze. Genele imprimate sunt un mic subset de gene, care sunt exprimate exclusiv fie din copia genei materne, fie paterne. Lucrând împreună cu echipele Cambridge conduse de Anne Fergusson-Smith, Steve O'Rahilly, Giles Yeo și Anthony Coll, autorii au arătat că pierderea unei copii a acestor gene imprimate a dus, de asemenea, la o distribuție „bi-stabilă”, fie a slabului, fie a animale obeze. Acest lucru a confirmat importanța funcțională a rețelei imprimate și a sugerat că acționează ca o trecere între două fenotipuri distincte.

„Odată ce comutatorul este declanșat, este o decizie pe tot parcursul vieții, epigenetică, care se termină într-un stabil, fie un fenotip slab, fie obez”, spune Andrew Pospisilik și adaugă „Astfel de fenotipuri clar separate au o cauză genetică; aici, deși am constatat că efectul a fost non-mendelian. Efectul este asemănător cu o întrerupătoare de lumină - pornită sau oprită, slabă sau obeză. De obicei, considerăm că controlul epigenetic al bolii acționează mult mai mult ca un opac, schimbând treptat fenotipurile precum greutatea corporală în sus sau în jos . "

Cu scopul de a testa dacă ar putea exista un comutator comparabil la oameni, cercetătorii Max Planck au făcut echipă cu specialiștii în obezitate infantilă Antje Koerner și Kathrin Landgraf din Leipzig, Germania și au început să analizeze probe de țesut adipos de la copii slabi și obezi. Rezultatele au fost fascinante. Un subgrup de copii supraponderali, aproximativ jumătate din cohortă, a prezentat niveluri de expresie modificate ale TRIM28 și rețeaua de gene imprimate, o semnătură care a paralel cu observațiile lor la șoareci. Explorând datele publicate de la gemeni identici discordanți pentru obezitate (adică unde un gemeni era obez și celălalt slab), au găsit tendințe similare care susțineau existența unui efect epigenetic similar la om.

Prima dovadă a polifenismului la mamifere

„Datele noastre nu numai că ajută la înțelegerea interacțiunii factorilor genetici și epigenetici în obezitate și alte boli, ci au implicații asupra modului în care ne gândim la evoluție”, spune Andrew Pospisilik. Fenomenul conform căruia un genotip identic poate duce la fenotipuri clar distincte este cunoscut sub numele de polifenism. Un exemplu tipic în regnul animalelor este albinele de miere, unde din același ADN pot apărea fie o regină, fie o albină lucrătoare.

Studiul cercetătorilor din Freiburg arată pentru prima dată că mecanismul genetic pentru controlul polifenismelor există și la mamifere și, probabil, la oameni. Deși este dificil de demonstrat, un comutator epigenetic care poate produce fenotipuri distinct diferite pe baza aceluiași ADN ar putea fi un avantaj selectiv. "Luând în considerare întreaga populație polifenismul adaugă diversitate și, prin urmare, ar putea oferi o funcție tampon. Dacă un fenotip nu este potrivit pentru condițiile critice de mediu, polifenismul oferă un plan B, care ar putea contribui potențial la supraviețuirea speciei", spune Andrew Pospisilik.

Terapii epigenetice pentru obezitate și alte boli?

În cele din urmă, rezultatele oferă, de asemenea, noi perspective asupra căilor pentru terapiile epigenetice pentru bolile complexe ale omului. Ideea că fenotipurile sau bolile ar putea avea puternice origini epigenetice de tip switch, sugerează că anumite scenarii de boală sunt în întregime conduse epigenetic și, prin urmare, că terapiile epigenetice ar putea fi capabile să blocheze astfel de opriri. „Următorul nostru obiectiv major este să vedem dacă putem modifica acest proces, dacă putem activa sau dezactiva boala prin completarea dietei, minimizarea stresului sau oferirea de medicamente pro relevante din punct de vedere epigenetic. Speranța este că putem răsturna sistemul permanent. înapoi să se aplece într-o singură lovitură "spune Andrew Pospisilik.