Занятия на тренажерах активируют гены энергетического обмена

При интенсивной физической нагрузке ДНК утрачивает связанные с ней группы атомов, которые влияют на активность генов, сообщает Nature News со ссылкой на исследование ученых из Каролинского института, опубликованное в журнале Cell Metabolism.

Джулен Зират (Juleen Zierath) с коллегами изучала активность генов в зависимости от их связи с метильными группами. Для этого ученые анализировали степень метилирования ДНК в микроскопических образцах ткани бедренной мышцы здоровых людей, взятых до и после занятий на велотренажере. Исследователи обнаружили, что некоторые гены, вовлеченные в энергетический обмен (PGC-1альфа, PPAR-бета и PDK4) в ходе тренировок утрачивают метильные группы в предшествующем гену участке, промоторе. С промотора начинается считывание генетической информации (транскрипция), промотор, связанный с метильными группами, для ферментов, которые осуществляют транскрипцию, недоступен.

В исследовании группы Зират было показано также, что гены, не связанные с энергетическим обменом, остаются метилированными.

Кроме того, количество генов энергетического обмена, которые освободились от метильных групп, было пропорционально интенсивности физической нагрузки.

Открытие шведских ученых оказалось неожиданностью для коллег, изучающих метилирование ДНК. "Считается, что в клетках, достигших зрелости и специализации — будь то мышечная или жировая клетка - степень метилирования ДНК неизменна", - отмечает Рональд Эванс (Ronald Evans) из Института биологических исследований Солка в Ла-Хойя, Калифорния. Однако "Джулен показала, что резкие движения влияют на статус метилирования генома в активных мышцах", - добавил Эванс.

Метилированная ДНК обычно ассоциируется с неактивными генами, а само метилирование рассматривается как фактор, способный модулировать или замедлять экспрессию генов. В работе Зират с соавторами выявлено повышение уровня экспрессии генов PGC-1альфа, PPAR-бета и PDK4 после физической нагрузки на мышцы. Но, несмотря на это, необходимость для активации этих генов процесса деметилирования неочевидна.

Кроме того, неясно, каким образом происходит удаление метильных групп с ДНК. Как отмечает Эванс, данные о быстром деметилировании у млекопитающих и о ферментах, которые способны деметилировать ДНК, появились совсем недавно. "Сведения обновляются каждые шесть месяцев, если не три", - подчеркивает эксперт.

Исследователям из Каролинского института удалось прояснить часть процесса: в экспериментах на изолированных культурах мышечных клеток грызунов было установлено, что деметилирование тех же генов энергетического обмена, что и в мышцах тренирующихся людей, вызывает само по себе сокращение мышечной ткани.