NUTRIGENOMIKA – na co mają geny apetyt

NUTRIGENOMIKA – na co mają geny
apetyt
Ewa Róg - Zielińska
NUTRIGENOMIKA
badanie zależności między żywieniem a
odpowiedzią organizmu na poziomie ekspresji
genów
… dieta ma wpływ na każdy etap ekspresji - na
genom, transkryptom, proteom i metabolom
… nowe podejście do żywienia - personalizacja
diety
…
WIELE SKŁADNIKÓW POŻYWIENIA MA WPŁYW NA
FUNKCJONOWANIE GENOMU :
…
…
…
…
cynk – komponent glikozylazy OGG1 usuwającej
8oxG
niacyna – substrat dla enzymu polimerazy
poli(ADP)-rybozy - ma udział w utrzymaniu
struktury telomerów
cynk – kofaktor dla enzymów zwalczających wolne
rodniki i dla endonukleazy IV
magnez – kofaktor polimeraz, udział w naprawie i
replikacji DNA
ŻYWIENIE KOBIET CIĘŻARNYCH
NIE OD DZIŚ
WIADOMO, ŻE
SPOSÓB
ODŻYWIANIA MATEK
MA WPŁYW NA
ROZWÓJ PŁODU
…
…
…
…
…
dzieci kobiet przyjmujących niedostateczne ilości kwasu
foliowego podczas ciąży mają większe ryzyko urodzenia się z
zaburzeniami rdzenia kręgowego i mózgu.
podczas drugiej wojny światowej niedożywienie matek
prowadziło do większej częstotliwości schizofrenii i choroby
Alzheimera u dzieci
niedożywienie matek podczas wojen w Ameryce
doprowadziło do większej częstości zawałów u potomstwa
podawanie myszom ciężarnym choliny prowadziło do
urodzenia myszy „mądrzejszych”, zdolnych do zapamiętania
większej ilości informacji
podawanie myszom w pożywieniu większej ilości kwasu
foliowego, choliny i witamin B prowadziło do urodzenia myszy
o innym kolorze futra
…
…
…
dotąd uważano, że informacja zawarta w DNA jest
jedyną determinantą wpływającą na
funkcjonowanie organizmu.
epigenetyka – bada modyfikacje DNA i białek
wiążących DNA (histony, czynniki transkrypcyjne,
enzymy) zmieniające strukturę chromatyny bez
zmiany sekwencji nukleotydów.
metylacja DNA to sposób natury na umożliwienie
środowisku zmian ekspresji genów bez
wprowadzania mutacji.
…
…
…
metylacja DNA prowadzi do zacieśnienia struktury
chromatyny, powodując wyciszenie transkrypcji i
zanik ekspresji genu
metylacji ulega najczęściej cytozyna –powstaje
metylocytozyna
tak zmieniony nukleotyd jest rozpoznawany przez
białka kondensujące materiał genetyczny oraz
rekrutujące białka modyfikujące histony
ZNACZENIE EPIGENETYKI
…
…
…
…
…
…
…
represja ekspresji genów
piętnowanie rodzicielskie
wyciszanie ekspresji sekwencji pasożytniczych
kondensacja chromosomu X
śmierć okołonarodzeniowa
bezpłodność
rozwój nowotworu
METYLACJA CYTOZYNY
Cztery drogi, w jaki składniki odżywcze
wpływają na proces metylacji zasad w DNA:
… służąc jako donory grup metylowych
… wpływając na aktywność enzymatyczną
metylotransferaz
… wpływając na proces demetylacji DNA
KWAS FOLIOWY
KWAS FOLIOWY za pomocą enzymu reduktazy
metylenotetrahydrofolianu jest przekształcany do 5metylenotetrahydrofolianu, który jest żródłem grupy CH3 podczas
przekształcania homocysteiny w metioninę, która następnie jest
przekształcana w S-adenozylometioninę.
S-ADENOZYLOMETIONINA
(SAM)
Inne składniki wpływające na metylację
genomu
…
…
…
…
…
epigallokatechiny (EGCG) - hamują aktywność
DNAmetylotransferazy
cynk
betaina
cholina
witamina B2, B6, B12
B12
EGCG
ŻRÓDŁA:
…
…
kwas foliowy - wątroba, zboża, zielonoliściaste
warzywa, truskawki,
witamina B12 – wątroba, sardynki, nerki,
…
…
metionina - mięsa, ryby, sery żółte, orzechy,
awokado, porzeczki, grzyby
cholina – kalafior, sałata lodowa, jaja, orzeszki
ziemne, mięsa
Żywienie a HIV :
…
neutralizacja DNA wirusów przez metylację
…
witamina B12 – ważna rola w zapobieganiu
integracji wirusowego DNA do genomu – hamuje
aktywność enzymu integrazy HIV
ŻYWIENIE A NOWOTWORY
…
…
Składniki przyjmowane z pożywieniem
mają także wpływ na powstawanie i
rozwój nowotworów
Zaburzeniom może ulec na przykład
wiązanie czynników transkrypcyjnych
do regionu promotora genów
związanych z nowotworzeniem
Promotor genu cox-2
JĄDROWE RECEPTORY PPAR
‰
‰
‰
‰
‰
jądrowe receptory PPAR (ang. peroxisome proliferatoractivated receptor) są endogennymi receptorami
prostaglandyn
zidentyfikowano co najmniej trzech członków rodziny PPAR: α,
γ, i δ
białka te formują heterodimer z receptorem retinoidów (RXR) i
w tej formie reguluje ekspresję genów docelowych przez
wiązanie się do odpowiednich elementów w obrębie DNA
PPARγ podlega ekspresji w wielu komórkach nowotworowych
aktywacja tego PPAR hamuje wzrost komórek nowotworowych
poprzez indukowanie apoptozy.
…
…
prostaglandyna 15-deoksy-Δ12,14-prostaglandyna
J2 (15d-PGJ2) w zależny od dawki sposób
redukowała ekspresję COX-2 przez obniżanie
aktywności w obrębie jej promotora
od dawna obserwowany jest spadek
zachorowalności na nowotwory jelita grubego
dzięki diecie bogatej w wielonienasycone kwasy
tłuszczowe - kwasy te są naturalnymi ligandami
receptora PPARγ
ZWIĄZEK MIĘDZY DIETĄ A
DŁUGOŚCIĄ ŻYCIA
…
…
…
wykazano, że ograniczenie diety zwiększa długość życia w
Ograniczenie
(DR, ang.przebadanych
dietary restriction):organizmów
każdym
z diety
dotychczas
(Saccharomyces
cerevisiae,
Caenorhabditis
elegans,
Drosophila melanogaster, gryzonie)
spowalnia
przebieg
lub
zapobiega
chorobom
pojawiającym się przeważnie u osób w starszym wieku:
chorobom sercowo-naczyniowym, różnym typom raków,
chorobom związanym z układem nerwowym i cukrzycy
krótkookresowe ograniczenie diety zmniejsza również
ryzyko pojawienia się chorób wieńcowych i udarów u ludzi
Umiarkowane DR
…
…
…
umiarkowane DR powoduje wzrost
długości życia przez genetyczne
szlaki, które są zależne od zmiany
metabolizmu węgla z beztlenowej
fermentacji na tlenowe oddychanie
redukcja glikolizy powoduje
zmniejszenie cytoplazmatycznego
stężenia NADH, a także wzrost
aktywności kompleksu dehydrogenazy
pirogronianu (PDC, ang. pyruvate
dehydrogenase complex), kodowanego
przez LAT1
Nikotynoamid – pochodna niacyny
(witaminy B3)
…
Dziękuję za uwagę