«Характеристики человека зависят не только от генов, унаследованных от родителей, но и от эпигенетики, которая относится к молекулярным механизмам, определяющим, какие гены будут включены или выключены в разных типах клеток. Если мы рассматриваем ДНК человека как компьютерное оборудование, «эпигенетика — это программное обеспечение, которое определяет, что может делать компьютер», — сказал старший автор доктор Роберт А. Уотерленд, доцент кафедры педиатрии в Исследовательском центре детского питания USDA / ARS и Детской больницы Техаса, а также молекулярной генетики и генетики человека в Медицинский колледж Бейлора.Эпигенетика работает, добавляя или удаляя химические метки генов, чтобы отметить, какие из них следует использовать в разных типах клеток. Одна из наиболее изученных меток, которые, как известно, играют важную роль в развитии и раке, — это химическая группа метила.
Здесь, в большой группе идентичных и разнояйцевых пар близнецов, Уотерленд и его коллеги изучали группу генов, называемых метастабильными эпиаллелями. Предыдущая работа показала, что метильные метки случайным образом добавляются к метастабильным эпиаллелям во время раннего эмбрионального развития и сохраняются на протяжении всей жизни.«Мы ожидали, что образцы метильных меток, добавленных к метастабильным эпиаллелям, будут одинаково случайными у однояйцевых и разнояйцевых близнецов», — сказал Уотерленд. «Вместо этого мы обнаружили, что паттерны метилирования почти идеально совпадают у однояйцевых близнецов, степень сходства не может быть объяснена тем, что у близнецов одна и та же ДНК. Мы называем это явление« эпигенетическим суперсходством »».
Идентичные близнецы образуются, когда очень ранний эмбрион — по сути, клубок клеток — разделяется на две части, и каждая продолжает развиваться в отдельное человеческое существо. Авторы предложили и протестировали простую модель для объяснения эпигенетического суперсходства.«Если в этой группе генов эпигенетические маркеры установлены до того, как эмбрион разделится на два, тогда маркеры будут одинаковыми у обоих близнецов», — сказал Уотерленд. «По сути, оба близнеца наследуют интимную молекулярную память об их общем наследии развития как один человек.
С другой стороны, гены, в которых устанавливаются эпигенетические маркеры после расщепления эмбриона, могут иметь большие эпигенетические различия между двумя близнецами».Связь с раком
Эпигенетическое суперсходство, по-видимому, встречается в относительно небольшой группе генов, но, как обнаружили исследователи, многие из них связаны с раком. Чтобы проверить, могут ли эти эпигенетические маркеры влиять на риск рака, ученые из Хьюстона объединились с эпидемиологами рака, проводившими совместное когортное исследование Совета по раку Виктории в Мельбурне, Австралия.
Еще в 1990-х годах это крупное исследование было организовано для оценки различных факторов риска рака.«Анализируя образцы ДНК периферической крови здоровых взрослых людей в нашем исследовании, мы смогли показать, что метилирование эпигенетически суперсимилярных генов связано с риском последующего развития нескольких типов рака, включая рак легких, простаты и колоректального рака», — сказал доктор.
Роджер Милн, адъюнкт-профессор и глава отдела эпидемиологии рака в онкологическом совете Виктории и автор исследования.Это исследование показывает, что на эпигенетическом уровне однояйцевые близнецы более похожи друг на друга, чем считалось ранее.
«Наши результаты должны побудить к переоценке предыдущих генетических исследований близнецов», — сказал Уотерленд. «На протяжении десятилетий исследователи изучали генетически идентичных близнецов, чтобы оценить, какая доля риска заболевания определяется генами. В той степени, в которой эпигенетическое суперсходство влияет на риск заболевания, как показывают наши результаты, оценки генетического риска, основанные на исследованиях близнецов, были завышены. "