Поведение клеток живых существ зависит от сочетания двух составляющих – активности генов и химических реакций, призванных поддерживать существование этих клеток. Такие химические реакции называются – метаболизмом. Этот метаболизм работает на расщепление молекул различных веществ для предоставления клеткам энергии для жизни и на производство различных простых и сложных соединений, которые также необходимы для жизнедеятельности клеток.

Сейчас наука уже знает практически все гены человека и может представить, как будет выглядеть тот или иной человек, чем он может заболеть в зависимости от активности различных генов. Однако такая информация представляет собой замороженное состояние и не дает полной картины о том, как будут оказывать влияние на конкретные гены другие гены или части ДНК, а также различные молекулы, прикрепляемые к ДНК, называемые эпигенетическими модификаторами, и действующие как переключатели активности генов. 

Более ранние исследования показали, что другим игроком в регуляции генов могут быть биохимические реакции, которые зависят от наличия тех или иных веществ, доступных для клетки, например, аминокислот, витаминов, сахара, жирных кислот. А все эти вещества могут поступить в наш организм только с помощью продуктов питания.

Для того чтобы изучить роль метаболизма в функционировании клеток, исследователи из Кембриджского университета и Института Френсиса Крика в Лондоне, использовали дрожжевые клетки, которые представляют собой идеальный организм для экспериментов и которыми легко манипулировать, чем делать тоже самое, но на живом организме, например, мышах. Однако, основные клеточные механизмы и часть важнейших генов у дрожжевых клеток, очень похожи на подобные у человека или животных.

Ученые занимались манипуляцией различных метаболитов (продуктов метаболических реакций в клетках) и смотрели на эти результаты в поведении генов или молекул, которые происходили по факту такой манипуляции. Как оказалось, более 90% генов были затронуты подобными изменениями в клеточном метаболизме. Исследователи отметили, что, как оказалось, метаболизм играет более значительную роль, чем предписывалось ему ранее. Практически все гены находились под влиянием того, какие и в каком количестве питательные вещества были доступны в каждый момент времени. При этом подобное влияние часто оказывается настолько сильным, что приводят к поведению генов совершенно непредсказуемым образом. 

Сегодня классической точкой зрения утверждается, что гены управляют и контролируют, как и с какой скоростью поступающие в организм питательные вещества будет разделяться на молекулы. Однако это исследование показало, что дело обстоит совершенно наоборот, именно питательные вещества оказывали решающее влияние на то, как начинали вести себя гены. 

Ученые в будущем планируют начать изучать влияние лекарственных препаратов на поведение генов, ведь часто смертельные или хронические заболевания, например – рак, перестают реагировать на применяемые лекарства, делая невозможным продолжение лечения. В злокачественных опухолях существуют множество генетических мутаций, которые оказывают существенное влияние на обменные процессы внутри клеток, что, в свою очередь, оказывает свое влияние на поведение генов. Именно такие изменения, по мнению ученых, могут объяснить появление резистентности на лекарственные средства.

Еще одним практическим выводом этого исследования может стать разработка определенных стандартов и процедур проведения лабораторных опытов, чтобы биологические эксперименты, проведенные в одной лаборатории , могли быть повторены в других научных коллективах.

Источник информации: www.nature.com