What is epigenetics? - Carlos Guerrero-Bosagna

Что такое эпигенетика? — Карлос Герреро-Босана

Переводчик: Inna Fedorenko Редактор: Yekaterina Jussupova

Here's a conundrum:

Вот вам задачка:

identical twins originate from the same DNA,

идентичные близнецы имеют одинаковый набор ДНК,

so how can they turn out so different

как же они могут быть настолько разными

even in traits that have a significant genetic component?

даже в тех чертах, которые зависят от генетики?

For instance, why might one twin get heart disease at 55,

Например, почему у одной из близняшек в 55 лет появляются проблемы с сердцем,

while her sister runs marathons in perfect health?

в то время как её сестра бегает марафоны и обладает идеальным здоровьем?

Nature versus nurture has a lot to do with it,

На это влияет и происхождение, и условия жизни,

but a deeper related answer can be found within something called epigenetics.

но более ясные ответы может дать то, что называют эпигенетикой.

That's the study of how DNA interacts

Она изучает взаимодействие ДНК

with the multitude of smaller molecules found within cells,

с множеством маленьких молекул внутри клетки,

which can activate and deactivate genes.

которые активируют и деактивируют гены.

If you think of DNA as a recipe book,

Если представить, что ДНК — это книга рецептов,

those molecules are largely what determine what gets cooked when.

то эти молекулы решают что приготовить и когда.

They aren't making any conscious choices themselves,

Они не способны на сознательное принятие решений,

rather their presence and concentration within cells makes the difference.

всё дело в их наличии и концентрации в клетках.

So how does that work?

Как же это работает?

Genes in DNA are expressed when they're read and transcribed into RNA,

Генетическая информация выделяется из ДНК после прочтения и транскрипции в РНК,

which is translated into proteins by structures called ribosomes.

которая транслируется в белки́ элементами, называемыми рибосомы.

And proteins are much of what determines a cell's characteristics and function.

Белки́ же по большей части определяют структуру и жизнедеятельность клетки.

Epigenetic changes can boost or interfere with the transcription of specific genes.

Эпигенетические изменения могут либо способствовать,

либо препятствовать транскрипции определённых генов.

The most common way interference happens is that DNA,

Наиболее распространённая помеха происходит, когда ДНК

or the proteins it's wrapped around,

или белки́, вокруг которых она обёрнута,

gets labeled with small chemical tags.

маркируются крошечными химическими ярлычками.

The set of all of the chemical tags that are attached to the genome

Совокупность всех химических ярлыков, прикреплённых к геному

of a given cell

или к клетке,

is called the epigenome.

называется эпигеномом.

Some of these, like a methyl group, inhibit gene expression

Некоторые группы, например метильные, препятствуют проявлению генов,

by derailing the cellular transcription machinery

блокируя механизм клеточной транскрипции,

or causing the DNA to coil more tightly,

или заставляя ДНК закручиваться плотнее,

making it inaccessible.

делая его недоступным.

The gene is still there, but it's silent.

Эти гены существуют, но они молчат.

Boosting transcription is essentially the opposite.

Форсирование транскрипции прямо противоположно этому процессу.

Some chemical tags will unwind the DNA, making it easier to transcribe,

Некоторые химические ярлыки раскручивают ДНК, облегчая транскрипцию,

which ramps up production of the associated protein.

что активизирует выработку соответствующего белка.

Epigenetic changes can survive cell division,

Эпигенетические изменения выдерживают деление клеток,

which means they could affect an organism for its entire life.

а это значит, что они могут влиять на организм всю жизнь.

Sometimes that's a good thing.

Иногда это неплохо.

Epigenetic changes are part of normal development.

Эпигенетические изменения — часть нормального развития.

The cells in an embryo start with one master genome.

Клетки в эмбрионе берут начало от одного главного генома.

As the cells divide, some genes are activated

При делении клеток одни гены активируются,

and others inhibited.

а другие подавляются.

Over time, through this epigenetic reprogramming,

Претерпевая эти эпигенетические изменения,

some cells develop into heart cells,

некоторые клетки развиваются в клетки сердца,

and others into liver cells.

другие — в клетки печени.

Each of the approximately 200 cell types in your body

У всех типов клеток вашего тела — а их около двухсот —

has essentially the same genome

одинаковый геном,

but its own distinct epigenome.

но разные эпигеномы.

The epigenome also mediates a lifelong dialogue

Эпигеном также является неизменным посредником

between genes and the environment.

во взаимоотношениях генов и окружающей среды.

The chemical tags that turn genes on and off

На химические ярлыки, включающие и выключающие гены,

can be influenced by factors including diet,

влияют такие факторы, как питание,

chemical exposure,

химическое воздействие

and medication.

и лекарства.

The resulting epigenetic changes can eventually lead to disease,

Эпигенетические изменения могут привести к болезни, если они выключат ген,

if, for example, they turn off a gene that makes a tumor-suppressing protein.

который производит белóк, блокирующий возникновение опухолей.

Environmentally-induced epigenetic changes are part of the reason

Эпигенетические изменения, происходящие под влиянием окружающей среды, —

why genetically identical twins can grow up to have very different lives.

одна из причин, почему идентичные близнецы могут вырасти такими разными.

As twins get older, their epigenomes diverge,

С возрастом эпигеномы близнецов обретают всё больше отличий,

affecting the way they age and their susceptibility to disease.

влияя на особенности возрастных изменений и восприимчивость к болезням.

Even social experiences can cause epigenetic changes.

Даже социальные условия могут вызвать эпигенетические изменения.

In one famous experiment,

В одном известном эксперименте

when mother rats weren't attentive enough to their pups,

крысы-матери не были внимательны к своему потомству, вследствие чего

genes in the babies that helped them manage stress were methylated

гены детей, которые помогли бы им справиться со стрессом, были метилированны

and turned off.

и выключены.

And it might not stop with that generation.

Этот процесс мог продолжиться в следующих поколениях.

Most epigenetic marks are erased when egg and sperm cells are formed.

Большинство эпигенетических меток исчезают при формировании яйцеклетки и спермы,

But now researchers think that some of those imprints survive,

но сейчас учёные предполагают, что некоторые из них остаются,

passing those epigenetic traits on to the next generation.

передавая эпигенетические черты следующему поколению.

Your mother's or your father's experiences as a child,

Так что условия жизни ваших родителей в детстве

or choices as adults,

и во взрослом возрасте

could actually shape your own epigenome.

влияют на формирование вашего эпигенома.

But even though epigenetic changes are sticky,

Но хотя эпигенетеческие изменения стойкие,

they're not necessarily permanent.

они не обязательно постоянные.

A balanced lifestyle that includes a healthy diet,

Сбалансированный стиль жизни, включающий здоровое питание,

exercise,

упражнения

and avoiding exposure to contaminants

и избегание вредных веществ,

may in the long run create a healthy epigenome.

может в долгосрочной перспективе создать здоровый эпигеном.

It's an exciting time to be studying this.

Сейчас появилась возможность для изучения этого процесса.

Scientists are just beginning to understand

Учёные только начинают понимать,

how epigenetics could explain mechanisms of human development and aging,

как эпигенетика может объяснить механизмы человеческого развития и старения,

as well as the origins of cancer,

возникновения рака,

heart disease,

сердечных заболеваний,

mental illness,

душевных болезней,

addiction,

зависимостей

and many other conditions.

и многих других заболеваний.

Meanwhile, new genome editing techniques are making it much easier

А пока новые техники редактирования генов упрощают обнаружение

to identify which epigenetic changes really matter for health and disease.

эпигенетических изменений, связанных со здоровьем и болезнями.

Once we understand how our epigenome influences us,

Когда мы поймём, как наш эпигеном влияет на нас,

we might be able to influence it, too.

тогда мы, возможно, тоже сможем повлиять на него.