Reglarea genelor prin nutriție

Nutrienții pe care îi consumăm pot avea impact asupra expresiei genelor și asupra modului în care genele noastre sunt reglementate. Expresia genelor poate fi modificată de mediul unei celule. Factorii de mediu includ alegerile stilului de viață și nutriția. Nutriția poate modifica procesele celulare din corpul nostru în bine sau în rău. Nu numai că nutrienții și vitaminele pot diminua severitatea bolii, dar pot ajuta oamenii de știință să stabilească planuri de tratament mai bine direcționate. Înțelegând în continuare procesul de reglare a genelor și ceea ce îl afectează, putem înțelege mai bine bolile.

Ce este Expresia genică?

Expresia genică descrie procesul în care informațiile stocate în genele noastre devin o proteină sau altă unitate funcțională (1). Expresia genică într-o celulă se poate schimba în funcție de mediul înconjurător. Poate controla momentul în care proteinele sunt produse și cantitatea produsă. Expresia genică are loc prin procese numite transcripție și traducere (2).

Transcriere genetică și traducere

Transcriere

În timpul transcrierii genelor, se face o copie ARN a unei secvențe de ADN. Se numește ARN mesager sau ARNm. Molecula ARNm se deplasează de la nucleu la citoplasmă unde direcționează sinteza unei proteine ​​pentru care codifică (2). Acest proces este realizat de o enzimă numită ARN polimerază și de alți factori de transcripție. Factorii de transcripție sunt proteine ​​reglatoare implicate în inițierea și terminarea transcripției într-o celulă (3).

Traducere

Traducerea unei gene este procesul de conversie a unei molecule de ARNm într-o secvență de aminoacizi pentru sinteza proteinelor (2). Codul genetic este ceea ce transformă informația genetică dintr-o moleculă de ADN sau mARN într-o proteină. În citoplasma celulară, ribozomul citește secvența ARNm în grupuri de trei baze pentru a asambla o proteină.

https ncbi
Replicarea ADN, transcrierea și traducerea

Reglementarea genelor

Reglarea genelor este procesul de control al genelor din ADN-ul nostru care sunt exprimate (3). Genele sunt reglementate prin elemente de răspuns elaborate care accelerează sau încetinesc transcrierea (4). Factorii de transcripție reglează expresia genelor în celulele noastre și pot fi specifici sau generali. Factorii specifici de transcripție implică activatori, coactivatori și represori. Activatorii își propun să crească rata transcripției prin legarea la secvențele reglatoare de pe ADN numite potențatori. Ei lucrează cu factori de transcripție generali și coactivatori pentru a iniția expresia (3). Represoarele se leagă de secvențele de reglementare denumite amortizoare de zgomot pentru a inhiba transcrierea.

Știința nutrițională și expresia genelor

Nutrigenomica este o ramură a științei nutriționale care analizează interacțiunea dintre nutriție și gene în ceea ce privește tratamentul și prevenirea bolilor. Prin utilizarea căilor de semnalizare, vitaminele și substanțele nutritive influențează rata în care are loc transcripția (4). Produsele intermediare ale vitaminelor a și d influențează direct transcripția. Alți influențatori direcți ai transcrierii sunt acizii grași, zincul și unii steroli (4). Fibrele dietetice pot influența indirect și expresia genelor prin modificări ale semnalizării hormonale. Fibrele dietetice sunt un tip de carbohidrați pe care îl consumăm din consumul de plante, cum ar fi cereale integrale, nuci, fructe și legume (5).

Metilarea ADN-ului este procesul de adăugare a unei grupări metil la o moleculă de ADN. Grupările metil afectează interacțiunea ADN-ului și a moleculelor producătoare de proteine ​​și, prin urmare, pot activa sau reduce la tăcere genele (6). Cercetările au descoperit că anumite componente dietetice modifică nivelul de metilare a ADN-ului specific genei. Aceste componente dietetice includ folat, polifenoli și flavonoizi din ceaiul verde și fitoestrogen (6).

Folat

Folatul este o vitamină solubilă în apă pe care o puteți găsi în majoritatea alimentelor sau ca supliment alimentar. Este o coenzimă implicată în procesul de producere a ADN-ului și ARN-ului, precum și în metabolismul aminoacizilor (7). Unele alimente bogate în folat sunt:

  • spanac
  • varză de Bruxelles
  • sparanghel

Polifenoli

Polifenolii sunt compuși naturali în fructe și legume (10). Acestea sunt importante, deoarece oferă o apărare împotriva radiațiilor ultraviolete sau a agravării celulelor de către agenții patogeni (10). Următoarele fructe conțin 200-300mg de polifenoli într-o porție de 100g de fructe proaspete:

  • cireșe
  • struguri
  • fructe de padure
  • mere
  • pere

Produsele realizate din aceste fructe conțin o mulțime de polifenoli. De obicei, băuturile fabricate din aceste fructe conțin cantități adecvate de polifenoli. De exemplu, un pahar de vin roșu și o ceașcă de ceai sau cafea conțin în jur de 100 mg de polifenoli.

Flavonoide

Flavonoidele sunt o categorie de polifenoli care se găsesc în fructe, legume, ciocolată, vin și ceai. Există dovezi ale unor beneficii extinse pentru sănătate pentru aceste clase de compuși. De exemplu:

  • Acestea au fost legate de semnalizarea celulară și ajută la activitățile antiinflamatorii, antitrombogene, antidiabetice și anticanceroase (11).
  • Unele dovezi sugerează că consumul de flavan-3-ol și antocianidine poate fi benefic pentru scăderea riscului de boli metabolice și cardiovasculare (11).

Datorită capacității lor de a combate factorii de stres de mediu, un aport alimentar bogat în flavonoide poate ajuta la scăderea riscului de boală (11).

Fitosteroli

Fitosterolii sunt un compus vegetal strâns structurat de compusul animal pe care îl cunoaștem sub numele de colesterol. Strămoșii noștri le-au consumat într-un volum mai mare decât noi astăzi. Dieta tipică din Statele Unite și alte diete occidentale moderne sunt de obicei foarte scăzute în fitosteroli (11). Cu toate acestea, există studii clinice care sugerează încorporarea fitosterolilor într-o dietă sănătoasă poate fi benefică pentru sănătatea noastră. Studiile clinice arată că fitosterolii ca factor dietetic pot reduce colesterolul lipoproteinelor cu densitate mică (LDL) (11). În medie, consumul a 2 grame de fitosteroli pe zi poate reduce nivelul colesterolului LDL cu până la 10% (11). Alimentele bogate în fitosteroli sunt:

  • cereale integrale
  • uleiuri vegetale
  • nuci
  • semințe

Căi de semnalizare

O cale de semnalizare care controlează în mare măsură transcrierea ADN-ului este complexul proteic NF-κb (8). Este implicat în răspunsul inflamator al unei celule și este responsabil pentru fabricarea genelor inflamatorii numite citokine (8). Citokinele afectează comportamentul celulelor care le înconjoară la eliberare și sunt importante în semnalizarea celulară. NF-κb este o țintă cheie pentru medicamentele antiinflamatoare și studii recente au descoperit că citokinele produse sunt relevante pentru dezvoltarea multor boli cronice.

Epidemiologii cred că inflamația cronică sprijină dezvoltarea multor boli cronice, cum ar fi diabetul de tip 2. Datorită rolului său în răspunsul sistemului imunitar, se spune că factorul de transcripție NF-κb are un rol în dezvoltarea bolilor de patogeneză precum diabetul de tip 2 (9).

Apărare nutrițională împotriva carcinogenezei și bolilor

Institutele Naționale de Sănătate consideră că sistemele biologice ale corpului nostru, cum ar fi răspunsul sistemului imunitar, se schimbă pe măsură ce îmbătrânim (12). Aceste modificări asociate vârstei sunt suspectate a fi rezultatul metilării ADN-ului. Metilarea ADN-ului poate afecta expresia genelor prin prevenirea proceselor celulare, facilitând astfel dezvoltarea unei celule canceroase (12). Oferind corpului nostru macronutrienți adecvați, putem oferi celulelor combustibilul de care au nevoie.

Reglementarea genei macronutrienților

Un concept destul de nou este reglarea expresiei genelor prin acizi grași. Un nutrient important pentru o dietă sănătoasă este acidul arahidonic (13). Acidul arahidonic este un acid gras polinesaturat care joacă un rol în procesele metabolice ale unei celule. Este eliberat din membrana celulară și oxidat la eicosanoizi. Eicosanoidele sunt molecule de semnalizare care acționează asupra receptorilor de proteină g ai celulei noastre, care ajută la stimularea metabolismului celular și a răspunsului sistemului imunitar (13). Factorii de transcripție, cum ar fi NF-κb (menționați anterior în acest articol) sunt controlați prin efectele acidului arahidonic (13).

Un alt mod în care acizii grași pot regla expresia genelor este prin receptorii activați cu proliferator peroxizom (PPAR). PPAR-urile fac parte din familia de steroizi a receptorilor nucleari pentru o celulă. Sunt implicați în oxidare și metabolismul colesterolului (13). Un alt membru al receptorilor nucleari steroizi din corpul nostru este factorul de transcripție numit receptor retinoid x (RXR). Acești factori de transcripție sunt importanți pentru dezvoltarea celulelor, metabolismul celular și moartea celulară (15).

PPAR (receptorii activați cu proliferatorul peroxizomului) și acțiunile acestora

Un supliment obișnuit din care ne referim este Omega 3. Acizii grași Omega-3 sunt molecule care se leagă în mod natural de receptorii PPAR. Omega 3 ajută la metabolismul grăsimilor. Prin urmare, o dietă bogată în omega-3 a dovedit beneficii pentru sănătate (14). Pentru a enumera câteva alimente bogate în omega 3:

  • somon
  • ton
  • semințe de in
  • ulei de soia

Aplicabilitatea nutriției la sănătatea genetică

Știința alimentară este extrem de relevantă pentru sănătatea noastră. Mâncarea pe care o punem în corpul nostru alimentează procesele celulare. Când procesele celulare se modifică, aceasta deschide ușa pentru o schimbare a expresiei genice. Dacă schimbăm expresia genelor, schimbăm proteinele pe care le folosește corpul nostru. Proteinele produc enzimele și hormonii din corpul nostru. Pentru a produce enzime și hormoni corect, trebuie să fim preocupați de nutriție.

Citații

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/probe/docs/applexpression/
  2. https://geneed.nlm.nih.gov/topic_subtopic.php?tid=15&sid=22
  3. http://www.austincc.edu/tav/1406adobe/4a-generegulation.pdf
  4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10089110
  5. https://medlineplus.gov/dietaryfiber.html
  6. https://www.nih.gov/news-events/news-releases/nih-study-offers-insight-into-why-cancer-incidence-increases-age
  7. https://ods.od.nih.gov/factsheets/Folate-HealthProfessional/
  8. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2882124/
  9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3040418/
  10. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2835915/
  11. https://lpi.oregonstate.edu/mic/dietary-factors/phytochemicals/flavonoids
  12. https://www.nih.gov/news-events/news-releases/nih-study-offers-insight-into-why-cancer-incidence-increases-age
  13. https://www.nap.edu/read/10299/chapter/7#35
  14. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2745745/
  15. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4097889/

Despre Virginia Cobb

Virginia a studiat științele vieții și este specializată în genetică, microbiologie, imunologie și chimie medicinală. Folosind aceste cunoștințe, ea conceptualizează articole care se învârt în jurul tendințelor actuale în științele vieții. Virginia este licențiată în biotehnologie și în prezent urmează un master în administrarea afacerilor.