Факторы внешней среды, индуцирующие эпигенетические изменения
Твердо установлено, что паттерны метилирования ДНК генома млекопитающих в высокой степени регулируются в ходе развития. Каким образом факторы внешней среды могут влиять на метилирование ДНК и экспрессию генов - понятно в гораздо меньшей мере. Некоторые исследования последнего времени начинают проливать свет на то, как факторы внешней среды могут индуцировать эпигенетические изменения, которые могут иметь длительные биологические эффекты. Одним таким примером может служить наблюдение, что материнское поведение у крыс производит стабильные изменения в метилировании ДНК у потомства. Уивер и сотрудники сообщили, что крысята, получающие разные уровни материнской заботы, обладают различным метилированием ДНК в промоторном участке гена рецептора глюкокортикоида (GR), обнаруживающим обратную корреляцию с экспрессией GR, и эти различия сохраняются вплоть до взрослого состояния ( Weaver et al., 2004 ). Другим примером является сообщение о том, что диета взрослой самки мыши может изменять метилирование ДНК у потомков. У мышей agouti является доминантным признаком, придающим меху коричневатую (агути) окраску. Несколько аллелей agouti viable yellow возникают спонтанно благодаря вставке перемещаемого ретровирусного элемента в этот ген. У мышей с такой аллелью экспрессия agouti контролируется длинным терминальным повтором (LTR) этого ретровирусного элемента. Окраска меха у этих мышей, варьирующая от желтой или пятнистой до агути дикого типа, определяется состояниями метилирования промотора LTR. Таким образом, в этой системе окраска меха может служить показателем метилирования ДНК. Когда беременные самки содержатся на диете, содержащей такие доноры метильной группы, как фолат, холин и бетаин, их потомство демонстрирует сдвиг окраски меха в сторону агути, что коррелирует с увеличенным метилированием промотора LTR ( Сооney et al., 2002 ; Waterland and Jirtle, 2003 ). Эти результаты заставляют предполагать, что внешние факторы могут индуцировать стабильные изменения эпигенетических состояний, обеспечивая механизм, посредством которого факторы внешней среды могут вызывать долговременные биологические эффекты. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, в какой степени эпигенетические механизмы вовлечены в во взаимодействия генов и среды у млекопитающих и как факторы внешней среды могут преобразовываться в эпигенетические состояния.
