Влияние физкультуры на ДНК

04.01.2015

Мы настолько привыкли говорить, что занятия спортом укрепляют мышцы, защищают от сердечно-сосудистых болезней и диабета и вообще продлевают жизнь, что даже не задумываемся, что здесь происходит с точки зрения физиологии, биохимии, клеточной биологии и т. д. Конечно, можно предположить, что увеличение мышечной массы при постоянных упражнениях есть следствие изменившейся активности каких-то генов - но что там за гены и, главное, как именно регулируется их активность? Между тем до самого последнего времени никто на этот вопрос более-менее конкретного ответа дать не мог.

Отчасти проблему решает последняя работа Карла Йохана Сундберга (Carl Johan Sundberg) и его коллег из Каролинского института (Швеция). Они решили проверить, не меняются ли под действием физического напряжения эпигенетические маркеры на человеческой ДНК. Эпигенетические механизмы регуляции генетической активности - они из самых универсальных и действенных (и одни из самых изучаемых), так что было бы странно пройти мимо них.

Известно, что занятия спортом выключают одни гены и включают другие; с другой стороны, также давно известно, что эпигенетика человеческих клеток зависит от образа жизни и экологических условий. Например, некоторые загрязняющие вещества стимулируют перераспределение метильных групп, прикрепляемых к ДНК специальными ферментами; в свою очередь, активность генов зависит от того, есть ли на них метильные группы или нет. Также есть сведения, что на метильный рисунок на ДНК влияет диета. (Сама последовательность ДНК при этом не меняется, порядок азотистых оснований - генетических букв - в гене остается прежний, почему такие механизмы и называются эпигенетическими, то есть работающими не внутри генов, а поверх них.)

В то же время почти ничего не известно о том, как на метилирование ДНК влияет физическая нагрузка. В некоторых работах говорится, что кратковременная сильная нагрузка немедленно приводит к эпигенетическим последствиям. А если, не подвергая себя откровенному стрессу, просто регулярно тренироваться - скажутся ли такие тренировки на метильной регуляции активности генов?

В эксперименте шведских исследователей участвовали чуть более двух десятков молодых мужчин и женщин, которые должны были три месяца заниматься на велотренажере. Однако крутить педали они должны были только одной ногой. Дело в том, что эпигенетические механизмы весьма чувствительны ко всему, что с нами происходит, и было бы довольно сложно сказать, действительно ли наблюдаемые изменения произошли из-за тренировки, или обусловлены какими-то предыдущими жизненными обстоятельствами конкретного человека. И ведь с кем-то другим его не сравнишь. А вот одну ногу с другой сравнить можно, прошлые эпигенетические модификации у них будут одинаковы.

До и после трехмесячных занятий добровольцы выполняли разные тесты, до и после у них брали биопсию мышц ноги. Разумеется, к концу эксперимента одна нога стала явно сильнее другой. Но при этом примерно в 5 000 точек на ДНК тренированной ноги изменился метильный рисунок; где-то метилирование усилилось, где-то ослабело. Соответственно, изменилась и активность ряда генов, большинство из них регулировало энергетику клетки, воспалительные процессы и клеточную реакцию на инсулин. В нетренированных ногах ничего подобного найти не удалось. Результаты работы опубликованы в журнале Epigenetics.

Значит, можно без преувеличения сказать, что занятия спортом влияют на ДНК, и в результате в нашей физиологии и в нашем самочувствии происходят определенные перемены. Хотя, конечно, сразу возникает вопрос: а если перестать заниматься спортом, как долго сохранится измененная картина генетической активности, как долго метильные группы будут оставаться на своих местах на ДНК? Впрочем, физиология клетки зависит не только от эпигенетических механизмов, и "физкультурное" состояние может поддерживаться за счет других молекулярно-клеточных процессов, запускаемых физическими упражнениями.

<< Назад: Структурная краска 05.01.2015

>> Вперед: Грибы помогут утилизировать пластиковые отходы 04.01.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Преобразование инфракрасного света в изображение 09.05.2021 Исследователи из США представили новое устройство, которое позволяет видеть сквозь смог или туман, а также создавать карту кровеносных сосудов человека. В нем не используются опасные вещества. Устройство обнаруживает часть инфракрасного спектра, который называется коротковолновым светом (длина волны от 1000 до 1400 нанометров), он находится прямо за пределами видимого спектра. Исследователи отмечают, что коротковолновую инфракрасную визуализацию не следует путать с тепловидением - она обнаруживает гораздо более длинные инфракрасные волны, излучаемые телом. Визуализатор освещает объект полностью или его часть коротковолновым инфракрасным светом. Затем он преобразовывает низкоэнергетический инфракрасный свет, который отражается обратно в устройство, превращаясь в короткие и высокоэнергетические волны. Их может обнаружить глаз человека. Новая разработка позволяет видеть сквозь смог и туман. Также она поможет составлять карты кровеносных сосудов человека и одновременный следить за сердечным ритмом без прикосновения к коже человека. Это лишь некоторые из возможностей нового устройства, который разработала группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Устройство формирования изображения состоит из нескольких полупроводниковых слоев, каждый толщиной в сотни нанометров, уложенных друг на друга. Три из этих слоев, каждый из которых состоит из различных органических полимеров, являются ключевыми элементами устройства: фотодетектор, органический светодиод (OLED) и слой, блокирующий электроны. Фотодетекторный слой поглощает коротковолновый инфракрасный свет, а затем генерирует электрический ток. Этот ток поступает на слой OLED, где он преобразуется в видимое изображение. Промежуточный слой, электронно-блокирующий, удерживает слой OLED-дисплея от потери тока. Именно это позволяет устройству получать более четкое изображение.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025