Proces metylacji oraz jego znaczenie dla naszego organizmu

Proces metylacji oraz jego znaczenie dla naszego organizmu

Metylacja, witamina B2, witamina B6, witamina B12, cynk, metionina, betaina, DNA, epigenetyka,

Nasze DNA to mapa naszego życia jako organizmu. To zbiór informacji i instrukcji dla wszystkich komórek ciała, zapisanych w formie genów, a dotyczących naszego wzrostu oraz rozwoju. Genetyka zajmuje się przekazywanymi z pokolenia na pokolenie zmianami w obrębie aktywności poszczególnych genów, do których dochodzi w wyniku bezpośredniej modyfikacji sekwencji DNA.

Do wspomnianych zmian zaliczamy: poliformizmy w obrębie pojedynczego nukleotydu (ang. SNP: single nucleotide polymorphism) duplikacje, delecje, translokacje oraz inwersje. Jądro każdej komórki ludzkiego ciała kryje w sobie tzw. chromosom, który składa się z kolei z cząsteczki DNA – kwasu dezoksyrybonukleinowego oraz histonów (zasadowych białek, które neutralizują i wiążą ze sobą „kwaśne” DNA). To właśnie w tym „notatniku” zapisane są wszelkie informacje na temat sposobu funkcjonowania naszych komórek.

Z czego składa się samo DNA?

Z połączonych ze sobą par nukleotydów, z których każda może zostać utworzona przez kwas fosforowy oraz dowolną z czterech tak zwanych zasad bazowych (adeniny – A, cytozyny – C, guaniny – G oraz tyminy – T a w przypadku cząsteczki RNA miejsce tyminy zastępuje uracyl (U)). Jednocześnie jeżeli po jednej stronie nici DNA znajduje się np. adenina, to po drugiej powinna znaleźć się tymina, natomiast jeżeli po jednej stronie nici DNA występuje cytozyna, to po drugiej – guanina. Utworzone w ten sposób pary nazywamy komplementarnymi parami zasad.

Ponieważ nie istnieje jakikolwiek czynnik, który ograniczałby ilość sekwencji poszczególnych baz w jednej nici, oznacza to, że liczba możliwych sekwencji zasad w obrębie DNA jest nieograniczona. DNA zawiera informacje genetyczne, które przybierają formę kodu – sekwencji poszczególnych zasad bazowych, co możemy porównać do sekwencji liter, jakie możemy zapisać na wyciętym pasku papieru. W praktyce oznacza to, że każdy z nas jest unikalny i wyjątkowy na swój sposób. Zarówno pod względem fizycznym jak również psychiczno-umysłowym. Każdy z nas wymaga też nieco innego sposobu terapii w przypadku problemów ze zdrowiem.

Dlaczego geny są takie ważne?

Zawarte w obrębie sekwencji nukleotydów informacje kodują funkcjonowanie białek obecnych w organizmie człowieka. Białka te kontrolują chemiczne oraz fizyczne procesy, które zachodzą w obrębie komórek, a których ogół składa się na nasz metabolizm. Wiele spośród tych białek pełni funkcję tak zwanych enzymów, czyli katalizatorów, które decydują
o przebiegu różnych reakcji biochemicznych.
Enzymy stanowią nieodłączny element rozkładu cząstek organicznych, produkcji energii chemicznej, syntezy nowych (małych) molekuł oraz łączenia tych małych molekuł w większe, bardziej złożone cząstki. To właśnie te enzymatyczne polipeptydy decydują w bezpośredni sposób o naszym metabolizmie.

W tym miejscu pojawia się jednak kolejne pytanie: czy istnieje jakikolwiek inny czynnik – poza pierwotną strukturą DNA – który decyduje o enzymatycznej aktywności naszego organizmu czyli o metabolizmie ogółem? Okazuje się, że tak. Jest nim metylacja.

Metylacja

W ujęciu czysto chemicznym, metylacja to proces, który polega na przeniesieniu tak zwanej grupy metylowej (-CH3) między dwoma molekułami, z których jedna jest tak zwanym donorem (dawcą) grupy metylowej, a druga – akceptorem (biorcą). Dlaczego wspomniany proces uznaje się za kluczowy dla naszego zdrowia i dobrego samopoczucia i jaki ma on związek     z samą genetyką? Odpowiedzi na to pytanie udzieli nam drugi sposób rozumienia metylacji – na poziomie biologicznym. Chodzi o to, że w odpowiedzi na różne czynniki zewnętrzne, nasze DNA podlega odpowiednim zmianom, które mają za zadanie optymalne dostosowanie funkcjonowania naszego organizmu do nowych warunków. Innymi słowy, metylacja sprawia, że wspomniana wyżej mapa rozwoju organizmu nabiera dynamicznego charakteru i nie jest ustalona raz na zawsze. Prawidłowy przebieg tego procesu odgrywa decydującą rolę dla sprawnego funkcjonowania naszych komórek oraz narządów (jako zbiorowości tych komórek), ponieważ decyduje on o ekspresji oraz aktywności poszczególnych genów. Jeżeli szlaki metylacyjne nie działają prawidłowo, u pacjentów pojawiają się poważne zaburzenia na poziomie działania poszczególnych enzymów (patrz wyżej). Zakłócenia te przybierają formę na przykład nieprawidłowego funkcjonowania układu nerwowego, zaburzeń odporności czy też chorób nowotworowych (uwarunkowanych genetycznie lub stanowiących efekt przypadkowych mutacji).

Metylacja decyduje o działaniu naszego DNA. Obrazowo możemy porównać ten proces do włącznika światła: naciśnięcie odpowiedniego przycisku zapala lampę (w przypadku metylacji - aktywuje poszczególne geny), a jego ponowne naciśnięcie – wyłącza ją (w przypadku metylacji mówimy o wyciszaniu odpowiednich genów, ang. gene silencing). Defekty w obrębie procesów metylacji destabilizują całe nasze DNA, innymi słowy – hamują nasz prawidłowy rozwój i przyczyniają się do powstawania wielu różnych chorób. Metylacji mogą ulegać dwie spośród czterech zasad bazowych: adenina i cytozyna, co odpowiada między innymi za inaktywację chromosomu X, starzenie się oraz kancerogenezę.

Metylacja nie wpływa bezpośrednio na sekwencję DNA czyli kolejność par nukleotydów w cząsteczce DNA, lecz reguluje ekspresję i aktywność danego genu.

Wiemy już, że metylacja DNA ma charakter epigenetycznej modyfikacji, która jest krytyczna dla prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu. Zastanówmy się teraz, jakie czynniki są absolutnie konieczne dla sprawnego funkcjonowania tego procesu.

Determinanty sprawnego cyklu metylacji możemy podzielić na dwie grupy:

1. Geny, które kodują enzymy bezpośrednio uczestniczące w tym procesie. Do enzymów tych należą między innymi enzymy z rodziny tzw. DNMT, które bezpośrednio katalizują przyłączenie grupy metylowej do cząsteczki DNA (metylację) oraz demetylację (usunięcie grupy metylowej z molekuły DNA) oraz enzymy, które mówiąc w dużym uproszczeniu decydują o tym, czy powinno dojść do metylacji czy nie. Niektóre spośród tych ostatnich do sprawnego funkcjonowania wymagają obecności cynku (ang. zinc-finger proteins, wśród nich np. ZBTB4)

2. Kofaktory przebiegu procesu metylacji, nośniki grup metylowych oraz odpowiednie geny, kodujące metabolizm kofaktorów i donorów grup metylowych.

I tak, okazuje się, że witamina B9 – kwas foliowy stanowi kluczowe źródło atomów węgla, które są konieczne do metylacji DNA. Kwas foliowy pełni rolę istotnego nośnika grupy metylowej, natomiast ze względu na jego niską wydajność, w ramach cyklu metylacyjnego najważniejszym nośnikiem reszt –CH3 jest aminokwas metionina,
a dokładniej mówiąc jej metylowana postać czyli S-adenozylometionina (w skrócie S-AM). Ilość kwasu foliowego
w organizmie stanowi zatem czynnik limitujący przebieg samej metylacji w organizmie.

W ramach cyklu metylacyjnego rolę akceptora wspomnianych grup metylowych pełni S-adenozylohomocysteina (SAH). Do kofaktorów enzymów, które biorą udział w cyklu metylacyjnym zaliczamy: witaminę B12, witaminę B6 oraz witaminę B2. Oprócz aminokwasu metionina, wśród innych bioaktywnych substancji związanych z procesem metylacji należy wymienić też: betainę (otrzymywaną poprzez utlenienie choliny), która także pełni rolę donora grupy metylowej.

Ciekawostka: pewne badanie przeprowadzone na myszach [Kadayifci et al., 2018] sugeruje,
iż czynnikiem, który wywiera ogromny wpływ na proces metylacji jest
dieta wysokotłuszczowa (high-fat). Jak się okazało, w porównaniu z myszami, które otrzymywały karmę niskotłuszczową, te myszy, których dieta zawierała duże ilości tłuszczu wykazywały zupełnie inną ekspresję niektórych genów oraz znaczące zmiany w obrębie parametrów, interpretowanych jako markery otyłości: wzrost wagi ciała, wzrost masy poszczególnych narządów, osłabienie tolerancji glukozy, osłabienie wrażliwości na insulinę, wzrost poziomu cholesterolu, trójglicerydów, glukozy, leptyny oraz insuliny we krwi. W ramach tego samego badania okazało się też, że na dietę wysokotłuszczową lepiej reagowały kobiety niż mężczyźni. Dieta wysokotłuszczowa wywierała znacznie silniejszy wpływ na ekspresję różnych genów u mężczyzn niż u kobiet. Wyraźne różnice dostrzeżono na przykład w ramach enzymatycznego systemu metabolizowania kwasów tłuszczowych oraz ksenobiotyków czyli enzymów z rodziny cytochromu P450 (cytochromu C)

Wśród genów, które mają absolutnie kluczowe znaczenie dla prawidłowego przebiegu omawianego w poniższym artykule procesu, należy wymienić przede wszystkim: MTHFR, BHMT, CBS, MTR, MTRR, FOLR i wiele innych. Omówienie roli każdego z nich przekracza ramy niniejszego artykułu, warto natomiast zdawać sobie sprawę, że wszelkie mutacje w ich obrębie będą wywierały poważny wpływ na nasze zdrowie oraz metabolizm (w tym produkcję energii, kancerogenezę, procesy odpornościowe, funkcjonowanie układu nerwowego oraz hormonalnego itd.).

Podsumowując powyższe rozważania w dużym uproszczeniu możemy powiedzieć, że zdrowie i dobre samopoczucie człowieka zależy od trzech kluczowych czynników: sprawnego funkcjonowania mitochondriów (produkcja niezbędnej do życia energii w formie molekuł ATP), pozbawionego znaczących mutacji DNA (oryginalnej sekwencja genów) oraz sprawnie działającej metylacji ( wtórna aktywacja i wyciszanie poszczególnych genów), jako odpowiedzi naszego organizmu na czynniki zewnętrzne (zob. też artykuł epigenetyka).

Dla sprawnego przebiegu procesu metylacji ogromne znaczenie ma między innymi wystarczająca podaż w organizmie: naturalnych folianów, jako źródła biodostępnego kwasu foliowego, witaminy B2, B6, B12, cynku oraz metioniny
i betainy. Jeżeli zabraknie nam którejkolwiek z wymienionych substancji odżywczych, nasz organizm traci w długim okresie zdolność do optymalnego reagowania na czynniki zewnętrzne oraz kontrolowania przebiegu zachodzących
w każdej sekundzie naszego życia przemian metabolicznych.

Świadomość znaczenia metylacji to kolejny powód do zwrócenia szczególnej uwagi na optymalne wyposażenie organizmu we wszystkie niezbędne mikroskładniki odżywcze, w tym poprzez odpowiednią dietę oraz suplementację.

 

Bibliografia:

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1734882/
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3521964/
  3. https://www.britannica.com/science/methylation
  4. https://www.epigenomics.com/research-development/dna-methylation/
  5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3262611/
  6. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6320837/
  7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3521964/
  8. https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=ZBTB4
  9. Hartl, D., Essential Genetics and Genomics, 7th Edition, Jones and Bartlet Learning, 2019/2020           
Jak obniżyć trójglicerydy?

Dowiedziono, że odpowiednie dawki kwasów tłuszczowych omega-3 mogą obniżyć poziom trójglicerydów, zwykle o 15–30%. Efekty można zauważyć już po kilku tygodniach suplementacji kwasów EPA i DHA.

Leksykon Zdrowia
4 4-HNE 4-HYDROKSYNONENAL 5 5-MTHF A ACESULFAM K ACETON ACETYLACJA ACETYLO-COA ADDISONA, ZESPÓŁ ADENINA ADENOZYNOTRÓJFOSFORAN ADINOPEKTYNA ADIPOCYTY ADMA AGE AKONITAZA AKROLEINA AKTYWNY OCTAN ALFA, FALE MÓZGOWE ALLOSTERYCZNY MODULATOR AMD AMID KWASU NIKOTYNOWEGO AMPK AMYLAZA ANGIOGENEZA ANGIOTENSYNA ANTYOKSYDANTY APOPTOZA ASPARTAM ATP AUTOFAGOCYTOZA ATOPOWE ZAPALENIE SKÓRY (AZS) ANTYGEN B BABKA JAJOWATA BETA - OKSYDACJA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH BETA, FALE MÓZGOWE BETA-BLOKERY BIAŁA TKANKA TŁUSZCZOWA BIAŁKO C-REAKTYWNE BŁONNIK POKARMOWY BRĄZOWA TKANKA TŁUSZCZOWA BRCA1 C CFS CHELATACJA CHROMOGRANINA A CIAŁA KETONOWE CISPLATYNA CK COMT CORICH CYKL COX CRP CYJANOKOBALAMINA CYKL CYTRYNIANOWY CYKL KREBSA CYKL KWASU CYTRYNOWEGO CYKL MOCZNIKOWY CYKL ORNITYNOWY CYKLAMINIAN CYKLOOKSYGENAZA PROSTAGLANDYNOWA CYP2D6 CYSTATIONINA CYTOCHROM C CYTOKINY STANU ZAPALNEGO CYTOZYNA CYTRULINA CZYNNIK INDUKOWANY HIPOKSJĄ CZYNNIK TOLERANCJI GLUKOZY CZYNNIK WZROSTU NASKÓRKA CZYNNIK WZROSTU NASKÓRKA CZYNNIK WZROSTU ŚRÓDBŁONKA NACZYNIOWEGO CHOLINA CYTOKINY CHEMOKINY CZYNNIK MARTWICY NOWOTWORÓW D DEHYDROGENAZA PIROGRONIANOWA DEHYDROGENAZY DEKSTRYNA DELTA, FALE MÓZGOWE DHA DIALDEHYD MALONOWY DINUKLEOTYD NIKOTYNOAMIDOADENINOWY DIOKSYGENAZA DIOKSYNY DOKSORUBICYNA DYSMUTAZA PONADTLENKOWA DYSTONIA DESATURACJA E EBV ECGF EEG ELEKTROENCEFALOGRAFIA ENDOTOKSYNA ENO ENTEROCYTY EPA EPIGENETYKA ERYTRYTOL F FAD FADH2 FENOLOWE KWASY FERMENTACJA MLECZANOWA FIBRATY FIBROMIALGIA FILOCHINON FITOSTERYNY FITOWY, KWAS FLAWONOIDY FLUPIRTYNA FMS FOSFATYDYLOSERYNA FOSFORAN-5-PIRYDOKSALU FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA FRATAKSYNA FRUKTOZO-1,6-BIFOSFORAN FURANY FAGOCYTOZA G GABA GALAKTOZA GALENIKA GAMMA, FALE MÓZGOWE GASTRYNA GENISTEINA GLICEROLO-3-FOSFORAN GLIKOLIZA GLUKAGON GLUKOKORTYKOIDY GLUKONEOGENEZA GLUT GLUTAMINA GLUTAMINIAN GLUTATION GLUTATION ZREDUKOWANY GSH GSSG GTP GUANINA H HAPTOKORYNA HBA1C HDL HEMOGLOBINA HENLEGO, PĘTLA HIF1Α HIPOKSJA HISTONY HOLOTRANSKOBALAMINA HYDROPEROKSYLOWY, RODNIK HASHIMOTO I IGA IGE IGF-1 IGG IMMUNOGLOBULINA A IMMUNOGLOBULINA E IMMUNOGLOBULINA G INDEKS GLIKEMICZNY (IG) INDEKS INSULINOWY (FII) INHIBITORY ENZYMÓW INHIBITORY POMPY PROTONOWEJ INO INSULINA INSULINOOPORNOŚĆ INULINA INULINA K KALCYTRIOL KANCEROGEN KARBOKSYLAZA PIROGRONIANOWA KARDIOLIPINA KATECHOLO-O-METYLOTRANSFERAZA KERATYNA KETOGENEZA KINAZA KREATYNOWA KINAZA MTOR KOBALAMINA KOENZYM A KOENZYM Q10 KOFAKTOR KOMPLEKS DEHYDROGENAZY PIROGRONIANOWEJ KOZŁEK LEKARSKI KREATYNA KREATYNINA KSENOBIOTYKI KSYLITOL KUMARYNA KWAS ALFA - LINOLENOWY KWAS DOKOZAHEKSAENOWY KWAS EIKOZAPENTAENOWY KWAS GAMMA-AMINOMASŁOWY KWAS LINOLOWY KWAS LIPONOWY KWASICA KETONOWA KWASICA METABOLICZNA KWASICA MLECZANOWA KWASU MLEKOWEGO CYKL KWAS MLEKOWY KATALAZA KLASTER Ł ŁAŃCUCH ODDECHOWY L LDL LEKTYNY LEPTYNA LEPTYNOOPORNOŚĆ LIGAND LIGNANY LIKOPEN LIMONINA LINDAN LINDANY LIPAZA LIPOLIZA LIZOSOM LIMFOCYTY M MALONOWY, DIALDEHYD MALTODEKSTRYNA MAŚLAN MASŁOWY, KWAS MCS MDA MDR – P MEDYCYNA MITOCHONDRIALNA METYLACJA METYLOKOBALAMINA MITOCHONDRIUM MITOFAGIA MLECZAN MRNA MRNA MTDNA MTHFR MTNO MTRNA N NAD NAD+ NADH NADPH NADTLENEK WODORU NADTLENOAZOTYN NEFRONU, PĘTLA NFKB NIACYNA NIESTEROIDOWE LEKI PRZECIWZAPALNE NIEZBĘDNE NIENASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE NLPZ NMDA NNO O OKSYDAZA CYTOCHROMU C OKSYDOREDUKTAZY OKSYGENAZA HEMOWA 1 ORAC OROTOWY, KWAS OSTROPEST PLAMISTY OŚ HPA P PEKTYNY PEPSYNA PEPTYDY PEROKSYDAZY PET PIEPRZ METYSTYNOWY PIROFOSFORAN TIAMINY PIROGRONIAN PIRYDOKSYNA PIRYMIDYNY PLUSKWICA GRONIASTA POCHP PODSTAWNIK POJEMNOŚĆ ANTYOKSYDACYJNA ORGANIZMU POLIFENOLE POLISACHARYDY POSZARPANE CZERWONE WŁÓKNA PPI PRODUKT ZAAWANSOWANEJ GLIKACJI PROTEAZY PROTEOLIZA PRZECIWUTLENIACZE PURYNY PARESTEZJA PRZECIWCIAŁA Q QTC R REAKCJA ANAPLEROTYCZNA REPERFUZJA RESWERATROL RÓŻENIEC RYBOFLAWINA RYBOZA REAKCJA AUTOIMMUNOLOGICZNA RECEPTORY KOMÓRKOWE S S-100, BIAŁKA SAPONINY SIRT3 SIRTUINY SOD SOD-1 SOD-2 SOMATOLIBERTYNA SOMATOSTATYNA SSRI STATYNY STRES NITROZACYJNY STRES OKSYDACYJNY SUKRALOZA SYLIMARYNA SZCZAWIOOCTAN SIBO Ś ŚRÓDBŁONKOWY CZYNNIK WZROSTU T T3 T4 TEOBROMINA THETA, FALE MÓZGOWE TIAMINA TLENEK AZOTU (NO) TORSADE DE POINTES TRANSKOBALAMINA I TRANSKOBALAMINA II TRIJODOTYRONINA TRÓJGLICERYDY TRYPSYNA TYMINA TYROKSYNA TNF - ALFA U U, ZAŁAMEK URACYL UTLENIONE GSH V VEGF W WIELOKSZTAŁTNY CZĘSTOKURCZ KOMOROWY WOLNE RODNIKI Z ZESPÓŁ PRZEWLEKŁEGO ZMĘCZENIA ZESPÓŁ WRAŻLIWOŚCI NA WIELORAKIE SUBSTANCJE CHEMICZNE ZWYRODNIENIE PLAMKI ŻÓŁTEJ
Reklama
Cynkomit MSE
15 mg czystego cynku - skuteczna porcja
Cynk dwuwartościowy MSE
Pomaga zachować zdrowe włosy, paznokcie i skórę
B12 MSE MAX
Wysoka zawartość: B12 (500 µg), B6 (10 mg), biotyny (1000 µg) i kwasu foliowego (800 µg)
Reklama
Cynkomit MSE
15 mg czystego cynku - skuteczna porcja
Cynk dwuwartościowy MSE
Pomaga zachować zdrowe włosy, paznokcie i skórę
B12 MSE MAX
Wysoka zawartość: B12 (500 µg), B6 (10 mg), biotyny (1000 µg) i kwasu foliowego (800 µg)
B12 250
Wysoka zawartość: B12 (250 µg), B6 (5 mg), biotyny (500 µg) i kwasu foliowego (400 µg)
Redakcja:
mail: redakcja@mito-med.pl
Reklama:
mail: reklama@mito-med.pl
2017 © Mito Med