Влияние физкультуры на ДНК

04.01.2015

Мы настолько привыкли говорить, что занятия спортом укрепляют мышцы, защищают от сердечно-сосудистых болезней и диабета и вообще продлевают жизнь, что даже не задумываемся, что здесь происходит с точки зрения физиологии, биохимии, клеточной биологии и т. д. Конечно, можно предположить, что увеличение мышечной массы при постоянных упражнениях есть следствие изменившейся активности каких-то генов - но что там за гены и, главное, как именно регулируется их активность? Между тем до самого последнего времени никто на этот вопрос более-менее конкретного ответа дать не мог.

Отчасти проблему решает последняя работа Карла Йохана Сундберга (Carl Johan Sundberg) и его коллег из Каролинского института (Швеция). Они решили проверить, не меняются ли под действием физического напряжения эпигенетические маркеры на человеческой ДНК. Эпигенетические механизмы регуляции генетической активности - они из самых универсальных и действенных (и одни из самых изучаемых), так что было бы странно пройти мимо них.

Известно, что занятия спортом выключают одни гены и включают другие; с другой стороны, также давно известно, что эпигенетика человеческих клеток зависит от образа жизни и экологических условий. Например, некоторые загрязняющие вещества стимулируют перераспределение метильных групп, прикрепляемых к ДНК специальными ферментами; в свою очередь, активность генов зависит от того, есть ли на них метильные группы или нет. Также есть сведения, что на метильный рисунок на ДНК влияет диета. (Сама последовательность ДНК при этом не меняется, порядок азотистых оснований - генетических букв - в гене остается прежний, почему такие механизмы и называются эпигенетическими, то есть работающими не внутри генов, а поверх них.)

В то же время почти ничего не известно о том, как на метилирование ДНК влияет физическая нагрузка. В некоторых работах говорится, что кратковременная сильная нагрузка немедленно приводит к эпигенетическим последствиям. А если, не подвергая себя откровенному стрессу, просто регулярно тренироваться - скажутся ли такие тренировки на метильной регуляции активности генов?

В эксперименте шведских исследователей участвовали чуть более двух десятков молодых мужчин и женщин, которые должны были три месяца заниматься на велотренажере. Однако крутить педали они должны были только одной ногой. Дело в том, что эпигенетические механизмы весьма чувствительны ко всему, что с нами происходит, и было бы довольно сложно сказать, действительно ли наблюдаемые изменения произошли из-за тренировки, или обусловлены какими-то предыдущими жизненными обстоятельствами конкретного человека. И ведь с кем-то другим его не сравнишь. А вот одну ногу с другой сравнить можно, прошлые эпигенетические модификации у них будут одинаковы.

До и после трехмесячных занятий добровольцы выполняли разные тесты, до и после у них брали биопсию мышц ноги. Разумеется, к концу эксперимента одна нога стала явно сильнее другой. Но при этом примерно в 5 000 точек на ДНК тренированной ноги изменился метильный рисунок; где-то метилирование усилилось, где-то ослабело. Соответственно, изменилась и активность ряда генов, большинство из них регулировало энергетику клетки, воспалительные процессы и клеточную реакцию на инсулин. В нетренированных ногах ничего подобного найти не удалось. Результаты работы опубликованы в журнале Epigenetics.

Значит, можно без преувеличения сказать, что занятия спортом влияют на ДНК, и в результате в нашей физиологии и в нашем самочувствии происходят определенные перемены. Хотя, конечно, сразу возникает вопрос: а если перестать заниматься спортом, как долго сохранится измененная картина генетической активности, как долго метильные группы будут оставаться на своих местах на ДНК? Впрочем, физиология клетки зависит не только от эпигенетических механизмов, и "физкультурное" состояние может поддерживаться за счет других молекулярно-клеточных процессов, запускаемых физическими упражнениями.

<< Назад: Структурная краска 05.01.2015

>> Вперед: Грибы помогут утилизировать пластиковые отходы 04.01.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Система Ford Wrong Way Alert предупредит о выезде на встречную полосу 13.08.2018 Компания Ford продолжает внедрять передовые системы, призванные повысить безопасность дорожного движения. Очередной разработкой стал комплекс под названием Wrong Way Alert. Новая система предупреждает о выезде на полосу, предназначенную для встречного движения. Аварии, связанные с выездом автомобиля на встречную полосу, особенно часто заканчиваются серьезными травмами или гибелью людей. Примерно каждое четвертое дорожно-транспортное происшествие (ДТП) со смертельным исходом связано именно с движением по встречной полосе. Комплекс Wrong Way Alert полагается на технологию распознавания дорожных знаков, которая уже применяется на автомобилях Ford: специальная камера за лобовым стеклом распознает важные дорожные знаки по курсу следования и передает их на приборную панель или проекционный дисплей. Кроме того, комплекс Wrong Way Alert учитывает информацию о местонахождении автомобиля, предоставляемую бортовой навигационной системой. Если водитель проезжает между двумя знаками "проезд запрещен", установленными на подъездной дороге автомагистрали, система Wrong Way Alert издает звуковой сигнал и выводит на приборную панель изображение запрещающего проезд знака, а также текстовое сообщение с предложением проверить правильность направления движения. Система Wrong Way Alert дебютировала на автомобиле Ford Focus нового поколения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025