Czym jest metylacja DNA i jak wpływa na ekspresję genów?
Metylacja DNA to chemiczna modyfikacja, która nie zmienia samej sekwencji DNA, ale wpływa na aktywność genów. Proces ten polega na dodaniu grup metylowych do wybranych miejsc w DNA, co może wyciszać lub aktywować określone geny. Metylacja jest naturalnym mechanizmem regulacji genów, ale jest także wrażliwa na czynniki środowiskowe, takie jak dieta, aktywność fizyczna i, jak wykazały badania, palenie papierosów.
Palenie wywiera silny wpływ na wzory metylacji DNA, a zmiany te mogą być mierzone i wykorzystywane do przewidywania poziomu ekspozycji na dym papierosowy. Naukowcy z projektu EPIGENOM opracowali model, który pozwala przewidywać, jak intensywnie dana osoba pali, oraz oszacować liczbę wypalanych papierosów.
Badania nad wpływem palenia na geny – projekt EPIGENOM
W ramach projektu EPIGENOM konsorcjum naukowe, w skład którego weszły m.in. Uniwersytet Jagielloński i Pomorski Uniwersytet Medyczny, przeanalizowało profile metylacji DNA pobranego od prawie 800 Polaków. Zidentyfikowano ponad 450 miejsc w genomie, w których poziom metylacji był silnie związany z paleniem. Co więcej, badacze opracowali algorytm umożliwiający precyzyjne przewidywanie statusu palacza na podstawie analizy metylacji.
Wpływ palenia na zegary epigenetyczne
Wyniki badań wskazują, że poziom metylacji DNA u palaczy jest skorelowany z tzw. zegarami epigenetycznymi, które służą do oceny tempa starzenia organizmu. Oznacza to, że palenie przyspiesza procesy starzenia na poziomie molekularnym. Dym papierosowy modyfikuje geny odpowiedzialne za komunikację komórkową, reakcje na stres i rozwój naczyń krwionośnych, co może prowadzić do miażdżycy i innych chorób serca.
E-papierosy a metylacja DNA
Badania wykazały również, że wpływ na metylację DNA mają nie tylko tradycyjne papierosy, ale także e-papierosy. Oznacza to, że alternatywne formy nikotyny również wpływają na ekspresję genów, co jest szczególnie istotne dla osób, które wybierają e-papierosy jako „zdrowszą” alternatywę.
Rola genu AHRR w analizie genetycznej palenia
Jednym z najważniejszych markerów genetycznych związanych z paleniem okazał się gen AHRR (Aryl Hydrocarbon Receptor Repressor), który odgrywa ważną rolę w analizie epigenetycznej. Zmiany w metylacji tego genu są wyraźnie powiązane z paleniem, a poziom metylacji w AHRR jest istotnym wskaźnikiem ekspozycji na nikotynę.
Przy czym ciekawym aspektem jest to, że AHRR reaguje również na inne czynniki stylu życia, takie jak długość snu i aktywność fizyczna. Badania pokazują bowiem, że zdrowy styl życia może pomóc w przywróceniu prawidłowego poziomu metylacji DNA po rzuceniu palenia. Dlatego AHRR jest obiecującym celem dla interwencji zdrowotnych, które mogą pomóc w odwróceniu negatywnych zmian spowodowanych przez palenie.
Odwracalność zmian epigenetycznych po rzuceniu palenia
Badania nad metylacją DNA dostarczają nadziei dla osób, które chcą zrezygnować z nałogu i poprawić swoje zdrowie. Okazuje się bowiem, że zmiany w metylacji DNA mogą być częściowo odwracalne po zaprzestaniu palenia. Byli palacze wykazują profile metylacji, które są pośrednie między palaczami, a osobami nigdy niepalącymi. Co więcej, wprowadzenie prozdrowotnych nawyków, takich jak regularna aktywność fizyczna i odpowiednia ilość snu, może przyspieszyć proces regeneracji metylacji DNA, pomagając organizmowi wrócić do stanu sprzed palenia.
Zastosowanie wiedzy o metylacji DNA w medycynie i kryminalistyce
Wiedza na temat wpływu palenia na metylację DNA znajduje również szerokie zastosowanie w medycynie i kryminalistyce. Algorytmy oparte na analizie metylacji DNA mogą pomóc lekarzom monitorować przestrzeganie zaleceń przez pacjentów oraz przewidywać ryzyko chorób związanych z paleniem, takich jak nowotwory płuc czy choroby układu krążenia.
Profilowanie metylacji DNA jest również przydatne w kryminalistyce, gdzie może stanowić dodatkowe narzędzie w analizie genetycznej, pomagając w ustaleniu stylu życia osób podejrzanych o przestępstwa. Informacje o ekspozycji na dym papierosowy mogą uzupełniać portret genetyczny, dostarczając śledczym dodatkowych danych.
Źródła:
- https://www.uj.edu.pl/wiadomosci/-/journal_content/56_INSTANCE_d82lKZvhit4m/10172/157154571
- https://clinicalepigeneticsjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13148-024-01757-0
