食事は私たちの遺伝子を変えることができますか？私たちの子供のトラウマは私たちの子供や孫に影響を与えることができますか？これらの質問への回答は、エピジェネティクス、つまりいわゆるエピジェネティックな改変。現在、エピジェネティックな修飾は、分子生物学における最も重要な発見の1つであると考えられています。これは、遺伝的背景と環境要因との関係を理解することができるためです。
目次：
- エピジェネティクス-エピジェネティック修飾とは何ですか？
- エピジェネティクス-エピジェネティック修飾のタイプ
- エピジェネティクス-エピジェネティック修飾の役割
- エピジェネティクス-ダイエット
- エピジェネティクス-MTHFR遺伝子多型
- エピジェネティクス-ストレス
- エピジェネティクス-健康への影響
エピジェネティクスは、DNA鎖の配列修飾によるものではない遺伝子発現の変化を研究する科学の一分野です。このような修飾はエピジェネティック修飾と呼ばれ、メチルトランスフェラーゼなどの適切な酵素によってDNA鎖に付加される分子マーカーの一種です。
エピジェネティックな修飾の助けを借りて、体は子宮内の特定の組織や臓器の発達など、多くの重要な生物学的プロセスの過程を制御できます。
「エピジェネティクス」という用語は、1942年にワディントンによって最初に使用されました。接頭辞「epi-」は、ギリシャ語の「above」に由来します。これは、大まかに翻訳すると、古典的な遺伝学を超える意味になります。
エピジェネティクス-エピジェネティック修飾とは何ですか？
エピジェネティック修飾中にDNA鎖に追加される分子マーカーは、遺伝子が発現するかどうかを決定し、特定の遺伝子の発現を調節する分子「スイッチ」および「スイッチ」として機能します。
最も重要なのは、これらのタイプの変更はDNA鎖の構造を変更しないことです。つまり、これらは不可逆的なタイプの遺伝子変異ではなく、環境要因の影響下で動的に変化するものです。
さらに、各細胞分裂とDNA鎖の複製の後に、適切な分子マーカーが追加または削除されます。
したがって、各細胞は、その特定の遺伝子発現プロファイルを決定する分子マーカーの独自の特徴的なパターンを持っています。そのような分子マーカーのコレクションはエピゲノムと呼ばれます。
最もよく知られているエピジェネティックな修飾は、DNAメチル化です。これは、メチル基をシトシン（DNAの一部である基本的な化合物）に付加することからなります。
次に、メチル化に対する逆の後成的修飾は脱メチル化であり、これはシトシンからメチル基を除去することからなります。
エピジェネティクス-エピジェネティック修飾のタイプ
エピジェネティックな修飾は、DNA鎖に直接影響を与える可能性があります。
- DNAメチル化、すなわちDNAメチルトランスフェラーゼによるメチル基のシトシンへの結合
- DNA脱メチル化、すなわちDNAデメチラーゼによるシトシンからのメチル基の除去
- さらに、DNAが何も巻き付けられていないタンパク質、すなわちヒストンにエピジェネティックな修飾が行われます。
- ヒストンメチル基転移酵素によるヒストンのリジンおよびアルギニン残基のメチル化
- ヒストンのリジンおよびアルギニン残基のヒストンデメチラーゼによる脱メチル化
- ヒストンアセチルトランスフェラーゼによるヒストンリジン残基のアセチル化
- ヒストン脱アセチル化酵素によるヒストンリジン残基の脱アセチル化
- キナーゼによるヒストンセリン残基のリン酸化
- E1、E2、E3酵素を使用してユビキチンタンパク質をヒストンに結合させることによるヒストンリジン残基のユビキチン化
- ポリメラーゼとトランスフェラーゼを用いたADPリボースヌクレオチドの付着を含むヒストングルタミンとアルギニン残基のリボシル化
非定型の後成的改変は、いわゆるマイクロRNA（miRNA）などの非コードRNA分子。それらは短い一本鎖RNA分子（DNAのような化合物）であり、タンパク質の形成をブロックすることによって遺伝子発現を調節できます。
エピジェネティクス-エピジェネティック修飾の役割
- 強化された遺伝子発現
- 遺伝子発現のサイレンシング
- 体内の細胞分化の制御
- 胚発生
- クロマチン凝縮の程度の調節、例えばX染色体の不活性化。これにより女性では性に関連する遺伝子の1つのコピーのみが活性化します。
ミツバチは、動物発生における後成的修飾の役割の興味深い例です。これらの昆虫では、女王は1つのハイブ内のすべてのハチの母であり、その結果、それらはすべて同じDNA配列を持っています。
それでも、1つのハイブには、外観や動作が異なる昆虫が生息しています。労働者は女王よりも小さく、穏やかな気性がありますが、兵士は大きくて攻撃的です。
これらの違いは、ハチの巣のコミュニティでの役割に適応したハチの外観と行動を決定するエピジェネティックな変更によって引き起こされます。
特定の遺伝子の発現をサイレンシングおよび増強すると、脳神経細胞であろうと胃上皮細胞であろうと、特定の幹細胞の運命に影響を与える場合、動物の胎児発生中に同様のメカニズムが観察されます。
エピジェネティクス-ダイエット
エピジェネティックな変更は、すでに胎児期に発生し、その後、環境要因の影響下で生涯を通じて動的な変化を受ける可能性があります。
エピゲノムの形状に影響を与える最も重要な要因の1つは、食品とその生理活性物質です。
エピジェネティックな修飾に対する食事の影響は、多くの前臨床および臨床研究で確認されています。
食事がエピジェネティックな修飾、主にメチル化プロセスに影響を与える可能性がある少なくとも2つのメカニズムがあります。
- メチオニン、コリンとその誘導体のベタイン、葉酸、ビタミンB2、B6、B12など、食品に存在するいくつかの前駆体からメチオニンサイクルで合成されるS-アデノシルメチオニン（SAM）などのメチルドナーの可用性を変更する。したがって、これらの化合物の利用可能性が低下すると、SAM合成が低下し、メチル化プロセスが妨害される可能性があります。
- 果物、野菜、スパイスに含まれるポリフェノールの消費を通じて、メチル化プロセスに関連する酵素（DNMTメチルトランスフェラーゼなど）の活性を調節するそのような化合物の例は、赤ワインのレスベラトロール、緑茶のエピガロカテキンガレート（EGCG）、ウコンの根茎のクルクミン、大豆のゲニステイン、ブロッコリーのスルフォラファン、柑橘類の果物のケルセチン、およびソバです。
子宮内のエピゲノムに対する食事の影響は、黄色い毛皮の色と肥満、糖尿病、癌の素因を特徴とする「アグーチ」実験用マウスでの有名な実験によって記録されました。
これらのマウスの毛皮の黄色は、遺伝子のメチル化が不十分であることを示す一種の指標です。
実験では、妊娠中の「アグーチ」マウスに、とりわけメチルドナーの含有量が高い餌を与えました。葉酸とコリン。
科学者の驚いたことに、これらのネズミの子孫は両親に似ていませんでした。最初の顕著な特徴は、コートの色の茶色への変化でしたが、最も驚くべきことは、マウスが両親が苦しんでいる病気への素因を失ったことです。
結局のところ、これは食事の変更と通常のDNAメチル化の回復の結果でした。
これらの観察結果は、エピゲノムが食事によって変化する可能性があり、健康に大きな影響を与える可能性があるという事実を裏付けています。
近年、エピジェネティックな修飾プロセスにおける腸内微生物叢の重要な役割も実証されています。
腸内微生物は、短鎖脂肪酸などのさまざまな生理活性物質を産生し、その量は微生物叢の種組成と食事の質に依存します。
耐性のあるデンプンなどの可溶性食物繊維など、食事中のプレバイオティクス製品の供給が多いと、短鎖脂肪酸の濃度が増加し、腸上皮細胞のエピゲノムにプラスの影響を与えます。
エピジェネティクス-MTHFR遺伝子多型
エピジェネティックな修飾の効率は、遺伝的多型、つまりゲノムの小さな変化にも影響される可能性があり、その結果、人間の集団にさまざまな遺伝子変異体が存在します。
とりわけ、遺伝子多型の結果の1つはです。栄養素に対する皆の異なる反応。
酵素メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼをコードするMTHFR遺伝子の好ましくない多型により、15〜30％の人々がメチルドナー（特に葉酸）の必要性を高める可能性があると推定されています。
この酵素は、葉酸をその活性型に変換する役割を担っています。
MTHFR遺伝子多型の不利なバリアントを持つ人々は、不活性な葉酸の活性型である5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）への変換に障害があり、したがってメチルドナーの必要性が高まっています。
また、そのような人々がDNA鎖のメチル化を低下させた可能性があることを研究が明確に確認していませんが、彼らの場合、食事における十分な供給または葉酸やコリンなどのメチル基ドナーの追加補給に注意を払う価値があります。
エピジェネティクス-ストレス
とりわけ過剰なストレスホルモンコルチゾールは、神経系の後成的変化に影響を与え、精神障害のリスクを高める可能性があります。
不安障害、心的外傷後ストレス障害、心的外傷後ストレス障害およびうつ病に苦しむ人々は、特徴的なエピジェネティックな修飾プロファイル（主にDNAメチル化の低下）を持っていることが報告されています。
このようなエピゲノムは、小児期のトラウマ体験や慢性的なストレスの多い状況によって形作られると考えられています。
このエピジェネティックなプロファイルは、その生涯を通じて維持され、おそらく子供や孫に伝えられます（いわゆる遺伝子外遺伝）。
エピジェネティクス-健康への影響
間違った遺伝子の発現をサイレンシングするなどの後成的改変中のエラーは、体の機能に深刻な結果をもたらす可能性があります。
さらに、生理学的プロセスに参加することに加えて、エピジェネティックな修飾が次のような疾患の発症に参加する可能性があることを示す研究がますます増えています。
- 自閉症
- 統合失調症
- うつ病
- 心血管疾患
- 神経変性疾患
- 自己免疫疾患
- アレルギー
特に、エピジェネティックな修飾、食事、特定の疾患のリスクとの関係が模索されています。
子宮内で有意な後成的変化が生じることが示されているが、これは成人期に影響を与える可能性がある。
したがって、妊娠中に母親が食べるものは、特定の病気のリスクを高め、さらには次世代に影響を与える可能性があります。
1944-1945年のオランダの空腹の冬の間に妊娠していた母親の子供は、飢えなかった母親の子供と比較して、心血管疾患、肥満、統合失調症のリスクが高いことが証明されています。
空腹の母親の子供たちで、特にそれが見つかりました、インスリン様成長因子2（IGF2）をコードする遺伝子のメチル化を減少。
知る価値があるエピジェネティクスの成果は現在、栄養科学における熱心な研究の主題です。栄養素の遺伝子発現への影響を扱う新しい分野、すなわちニュートリゲノミクスさえあります。
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