Среда и эпигенетические механизмы
Среда может оказывать разное действие на наследственный аппарат организма. В одних случаях оно проявляется в мутациях, в других — в ненаследственных реакциях, объединяемых под общим названием фенотипической пластичности, о которой мы будем говорить в следующей главе. Наряду с этим имеется пограничный класс реакций организма, связанный с эпигенетическими изменениями наследственного аппарата. Этот класс реакций и будет находиться в центре внимания настоящей главы. Воздействие среды через эпигенетические механизмы осуществляется разными путями (Чуриков, 2005; Колотова и др., 2007). На первом месте по значимости стоят процессы метилирования ДНК и гистонов. Паттерн ДНК-метилирования и состояние гистоновых белков находятся в динамическом взаимодействии на протяжении всей жизни. Благодаря этому генотип в состоянии реагировать на действие среды и функционально приспосабливаться к ее требованиям. Общую схему нормативного взаимодействия среды и генотипа можно представить в следующем виде: Среда —> клеточные сигнальные пути —> уровень метилированное гистоновых белков —> уровень ДНК-метилирования —> экспрессия генов Заметим, что изменения в уровнях метилирования ДНК могут вызываться и внутренними причинами. Так, повторы CxG, где х обычно А или какой-то другой нуклеотид, приводят к разным заболеваниям (называемым болезнями трехнуклеотидных повторов — trinucleotide repeat, TNR), из которых наиболее известны синдром ломкой Х-хромосомы (Fragile-X Syndrome: CGG-повторы) и болезнь Хантингтона (Hantington's disease: C/iG-повторы). Чем больше повторов, тем более вероятно, что при репликации число повторов может увеличиться. В первом случае увеличение числа копий повтора от 200 до 600 (в норме существенно меньше ста) ведет к метилированию повторов в про-моторной области гена FMR1 (fragile X mental retardation 1), в результате чего этот ген замолкает (Ридли, 2008). Данный ген кодирует белок FMRP, важный в регулировании синаптической пластичности. Кроме того, в отсутствии нормального белка FMRP нарушаются связи между нейронами, что приводит к умственной отсталости. Вместе с тем роль среды в процессах метилирования ДНК также доказана многочисленными наблюдениями. В качестве показательного примера действия среды, в частности диеты, на геном, а через него и на фенотип можно привести опыты с изогенными мышами, имеющими агутиаллель (Avy — agouti viable yellow). Эти мыши обладают золотисто-желтой шерстью. Данный фенотип сопряжен с рядом нежелательных последствий для взрослых зверьков, которые подвержены ожирению и сопутствующими диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также отличаются повышенным риском раковых заболеваний и большей смертностью. Avy-аллель является доминантной мутацией агути-локуса, обусловленной вставкой особого ретротранспозона (о мобильных элементах генома) с длинным числом повторов LTR. Ретрот-ранспозон содержит промотор, который может вызывать экспрессию агутигена. При кормлении мышей диетой, содержащей метионин, бетаин, фолиевую кислоту, холин, витамин В)2 имеет место частичное или полное метилирование CpG ретротранспозона, соответственно чему меняется окрас мышей от нормальной буровато-серой (псевдоагути-формы), характерной для немутантных мышей, до пятнистой с разной долей золотисто-желтых пятен (Waterland, Jirtle, 2003; Waterland, Jirtle, 2004; см. также Gilbert, 2005; Колотова и др., 2007; Липтон, 2008). Псевдоагути-фенотип не страдает обжорством и сопутствующими заболеваниями, отличающими агути-фенотип. Другой интересный пример — эпигенетическое наследование у мутантной формы обыкновенной льнянки (Linaria vulgaris) с радиальной симметрией цветков (Goodrich, Tweedie, 2002; Колотова и др., 2007). В норме льнянка имеет ассиметричные цветки. Эта аберрация связана с метилированием гена cycloidea. Большую долю генома составляют подвижные, или мобильг . ные генетические элементы (МГЭ), способные перемещаться (транспонироваться) по геному, в том числе и между разными хромосомами (Колотова и др., 2007; Попов, 2008). Ранее МГЭ-последовательности считали эгоистичной (selfish) или мусорной (junk) ДНК; некоторые исследователи относили их к прирученным геномным паразитам, доставшихся от отдаленных предков. Ныне роль МГЭ кардинально пересматривается. В геноме человека МГЭ занимают около 45% последовательностей, из них лишь менее 0,05% в состоянии транспонироваться. МГЭ обладают определенной структурой и часто представлены длинными повторами. По строению и механизмам перемещения различают два класса: транспозоны и ретротранспозоны (Жимулев, 2003; Попов, 2008). Первые ферментативно вырезаются с помощью транспозаз, которые они сами кодируют. С обеих сторон транспозоны ограничены инвертированными повторами. Ретротранспозоны не способны вырезаться из хромосомы. Они транскрибируются с образованием РНК, которая перемещается в цитоплазму и служит матрицей для синтеза ДНК с помощью обратной транскриптазы (ревертазы). Ревертаза осуществляет также синтез комплементарной нити ДНК. Полученная двуниточная ДНК перемещается обратно в ядро и встраивается в геном.
Ретротранспозоны, или ретроэлементы в свою очередь делятся на два семейства. Так называемые LTR-ретротранспозоны ограничены длинными концевыми повторами (LTR).OHH составляют чуть больше 8% последовательностей генома. Ретротранспозоны второго семейства этих повторов не имеют и в свою очередь разделяются на два подсемейства: длинных диспергированных элементов (LINE — long interspersed elements) и коротких диспергированных элементов (SINE — short interspersed elements). LINE-l(Ll) составляет 20% генома млекопитающих. Эти элементы близко связаны с нитронами группы II митохондрий и эубактерий. SINE-элементы генома отмечены у эукариот. Они возникают в результате ретротранспозиции малых РНК,
таких как 7SL РНК, тРНК (регулируемых промоторами, связанными с РНК-полимеразой III). У млекопитающих SINE-элементы включают две группы последовательностей — Alu и SVA. Alu-элементы являются наиболее частыми последовательностями в геноме человека. Они являются посттранскрипционными и трансляционными регуляторами и вовлечены в процессы альтернативного сплайсинга, РНК-редактирования (Hasler, Strab,
2006; Muotri et al., 2007). В норме Alu-РНК содержится в клетке на очень низком уровне: Ю3 - 104 молекул. Однако в стрессовых ситуациях (при вирусной инфекции, действии циклогексимида, теплового шока) уровень их экспрессии резко возрастает (Muotri et al., 2007). Интересные заключения были сделаны по результатам секвенирования генома короткохвостого опоссума {Monodelphis domestica). В его геноме оказалось больше МГЭ (-52% против -44% у человека и -38% у мыши). Важнее другое. Геном эутерий содержит 20% консервативных некодирующих последовательностей, которые возникли скорее всего после разделения эутерий и мегатерий (сумчатых) из мобильных элементов (Gentles et al., 2007; Mikkelsen et al., 2007). Можно поэтому допустить возможность приобретения транспозонами и транспозон-подобными элементами регу-ляторных функций. Эпигенетически молчащие МГЭ могут, например, при стрессах выйти из под контроля эпигенетических механизмов и образовать регуляторные последовательности в различных местах генома. Такие инсертированные в новые места последовательности могут работать как энхансеры и вызывать экспрессию близлежащих генов. Гены, которые до этого регулировались древними вставками, будут контролироваться новыми инсерционными (вставочными) версиями. В эволюции млекопитающих отмечена активная роль МГЭ в образовании новых генов, главным образом через активацию псевдогенов (Karro et al., 2007). Оценочное число псевдогенов в геноме человека равно примерно 8000.
Среда через сигнальные пути может определять долговременное эпигенетическое состояние тех или иных участков ДНК и, как результат влиять на генетическое состояние организма по истечении некоторого времени после того, как прекратилось средовое воздействие. Речь, следовательно, идет о запоминании клеткой ранее свершившегося факта средового воздействия. Для человека особенно важными и интересными являются данные о корреляции между социо-экологическим воздействием на организм в ранний период жизни и состоянием здоровья в более поздние периоды его жизни (Szyf, 2007). Показательным примером является влияние материнской заботы у крыс на экспрессию гена глю-кокортикоидного рецептора в гиппокампе в потомстве выросших зверьков. Так, различия в ухаживании за потомством самок крыс в первые шесть дней после рождения детенышей влияют на паттерн метилирования и, как результат, на уровень экспрессии гена GR, кодирующего в гиппокампе глюкокортикоидный рецептор (ГР). ГР является ядерным (функционирует в ядре) рецептором; в цитоплазме он инактиви-рован термошоковыми белками (Hsp), которые при активации рецептора его лигандом глюкокортикоидный гормоном (ГК) замещаются последним, после чего комплекс ГК+ГР перемещается в ядро (Juruena et al., 2004). Примерами глюкокортикоидов (ГК) являются кортизол у человека и кортикостерон у мыши. При стрессах, опосредуемых через метаботропный GABAg-рецептор, паравентрикулярные ядра гипоталамуса выделяют кортикотропин-индуцирующий фактор (гормон) (КИФ — CRF(H) [corticotropin release factor (hormone)]), а также ряд других гормонов (вазопрессин и окситоцин). КИФ, попадая в передний гипофиз, стимулирует выработку гормона кортикотропина (аденокортикотропный гормон, АКТГ — АСТН — adrenocorticotropic hormone), который в свою очередь, распространяясь через кровь в надпочечники, активирует производство глюкокортикоидов. Последние, поступая в нейроны головного мозга через минералокортикоидный и глюкокортикоидный рецепторы, тормозят производство КИФ. Этот процесс торможения, помогающий снять стрессовое напряжение, зависит от плотности глюкокортикодного рецептора (ГР) в нервной ткани, в первую очередь в гиппокампе. Повышение активности ГР генов в нейронах гиппокампа связано с увеличением оборота нейротрансмиттера серо-тонина (5-НТ), который передает в нейрон сигнал через специфический метаботропный рецептор (7ТМ-рецептор) (Colvis et al., 2005; Szyf, 2007). При прохождении сигнала связанные с 7ТМ-рецептором G-бел-ки активируют аденилатциклазу, которая катализирует образование цАМФ из АТФ. цАМФ в свою очередь активирует зависимые от него киназы, в частности протеинкиназу А (ПК-А — РК-А). Эта киназа состоит из двух регуляторных и двух каталитических субъединиц. Связывание регуляторных субъединиц циклическим аденозинмонофос-фатом ведет к активации и отделению каталитических субъединиц, которые поступают в ядро и активируют транскрипционный фактор CREB, который включает экспрессию так называемых ранних генов, кодирующих ряд белков, в том числе NGFI-A (nerve growth factor-inducible protein A). Ряд других каскадов, в том числе Ras/Raf/ERK-сигнальный путь (см. ниже, рис. 9.8) может индуцировать экспрессию гена, кодирующего NGFI-A (Knapska, Kaczmarek, 2004). Фактор NGFI-A способен индуцировать транскрипцию ГР-гена, связываясь с его различными промоторными последовательностями. Из этих последних последовательность CG GGGG CG экзона 17 определяет наибольший уровень экспрессии. У детенышей, выкармливаемых «любящими» самками, которые могут не быть биологическими матерями, но которые чаще их вылизывают и чистят, уровень метилирования как ДНК, так и гистонов экзона 1? ГР-гена меньше, соответственно плотность ГР выше (Colvis et al., 2005; Weaver et al., 2005; Weaver, 2007). Метилированность Гр-гена снижается, возможно, как результат действия CREB-связывающего белка (СВР — CREB-binding protein), обладающего гистонацетилазной активностью (Meaney, Szyf, 2005). Уровень СВР положительно коррелирует с уровнем серотонина. Ацетирецептора (по Meaney, Szyf, 2005 и другим авторам). ГК—глюкокортикоид (например, кортизол у человека или кортикостерон у мыши); ГР — глюкокортикоидный (ядерный) рецептор; в цитоплазме он инактивирован термошоковыми белками (Hsp), которые при активации рецептора замещаются глюкокортикоидным гормоном, после чего ГК+ГР перемещается в ядро; К и Р — каталитическая и регуляторная частицы протеинкиназы А (ПК-А); мРНК ГРи мРНК NGFI-A — матричные РНК, кодируемые соответствующими генами; ц — цитокины; цАМФ (сAMP) — циклический аденозин монофосфат; АР-1 — транскрипционный фактор, представляющий собой Jun-Fos гетеродимер; АР-2 (activator protein 2) — активирующий белок 2, включающий (совместно с NGFI-A) транскрипцию ГР-гена; СВР — CREB-связывающий белок; CREB — транскрипционный фактор; 5-НТ — серотонин; 1кВ (I каппа В-гомолог) — инактивирующий фактор, связывающий и удерживающий NF-кВ В цитоплазме; NF-KB — транскрипционный ядерный фактор каппа, комплексирующийся в цитоплазме с 1кВ; при активации клетки цитокинами NF-кВ отсоединяется и перемещается в ядро, где он может блокировать транскрипционную функцию ГК+ГР; АР-1 и Stat — транскрипционные факторы других сигнальных путей, способные блокировать функцию ГК+ГР. Как было сказано, в цитоплазме ГР-рецептор связан с термошоковыми белками и в таком состоянии неактивен. Его активация лиган-дом — глюкокортикоидом (ГК) ведет к перемещению транскрипционного комплекса ГК+ГР в ядро, в результате чего возрастает транскрипция инактивирующего фактора 1кВ (I каппа В-гомолог) и снижение уровня транскрипции генов для цитокинов. Фактор 1кВ в цитоплазме связывает транскрипционный ядерный фактор каппа (NF-KB), который при действии на клетку цитокинов отсоединяется от 1кВ и перемещается в ядро. Кроме того, каталитическая субъединица про-теинкиназы А может взаимодействовать с NF-KB, удерживая этот фактор в цитоплазме. В ядре NF-KB способен соединяться с ГК+ГР, блокируя транскрипционную активность последнего. Аналогичным образом действуют транскрипционные факторы АР-1 и Stat (о них дальше). При высоком уровне ГР повышается надежность регулирования связанных с ГР сигнальных каскадов. Чем больше вылизываются детеныши, тем выше уровень экспрессии генов глюкокортикоидного и минералокортикоидного рецепторов и тем меньше взрослые зверьки подвержены негативным последствиям стрессовых ситуаций. Одновременно в сравнении с детенышами «холодных» самок увеличивается длина дендритов и плотность дендритных спинул глутаматергических синапсов, что положительно отражается на синаптической пластичности, улучшает силу памяти и способность к обучению. КИФ в миндалинах увеличивает секрецию норадреналина. Что связано с изменением поведения (Diorio, Meaney, 2007). Материнскую поведенческую активность определяют также белковый гормон окситоцин и его рецептор. Как было сказано, оксито-цин и структурно сходный с ним вазопрессин выделяются при стрессах в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса. Экспрессия оксито-цина и вазопрессина в гипоталамусе регулируется эстрогеновым рецептором бета (ER-(3). Далее эти гормоны накапливаются в заднем гипофизе до их выхода в кровяной ток. Их гены сходны по своей экзонинтронной структуре, занимают один и тот же хромосомный локус, но транскрибируются в противоположных направлениях. Клеточное действие окситоцина опосредуется через окситоциновые рецепторы (OTR). OTR принадлежит к 7ТМ-рецепторам (3-группы семейства родопсинов . Плотность рецепторов регулируется половым стероидом эстрогеном, который, таким образом, увеличивает чувствительность клеток к окситоцину (Nomura et al., 2001). Окситоцин (Dellovade et al, 2001; Mitchell, Schmid, 2001) традиционно рассматривается как «женский» гормон ввиду его ключевой роли в процессах рождения ребенка, в частности при родах (регулирует сокращение гладкой мускулатуры матки) и лактации (поддерживает рефлекторные механизмы сокращения миоэпителиальных клеток вокруг альвеол молочной железы). Оказалось, что окситоцин играет большую роль в определении материнского поведения в ряду последовательных поколений. У обезьян и человека на уровень окситоцина влияет физический контакт между матерью и ее детьми в первые недели после рождения. Только что рожденные детеныши обезьян массируют своими руками материнскую грудь, повышая тем самым уровень производства окситоцина. В свою очередь уровень материнской заботы положительно коррелирует с уровнем окситоцинового рецептора (OTR). Помимо тактильного фактора, повышающего у человека уровень окситоцина, последний может выделяться под действием запахов, звуков, мыслей, воспоминаний, при виде других людей. Заметим, что окситоцин существенен и для мужчин, определяя их половое поведение и связанное с ним физиологическое состояние, например, влияет на эрекцию и силу оргазма (Thackare et al., 2006). Дальше мы не будем касаться этого аспекта. Транскрипция окситоциновых рецепторов также определяется эстрогенами. Стероидные гормоны, принадлежащие к эстрогенам, регулируют рост и дифференциацию, а также ряд других клеточных функций. У человека из этих стероидов ключевая роль принадлежит 17(3-эстрадиолу; из других эстрогенов — эстрону и эстриолу (Bjorn-strom, Sjoberg, 2005). Физиологическая активность эстрогенов опосредуется через а и (3 ядерные эстрогеновые рецепторы (ЭР). После активации этих рецепторов эстрогеном они изменяют конформацию, в результате чего димеризуются. В таком состоянии они способны действовать как транскрипционные факторы, связываясь с особой чувствительной последовательностью ERE (эстроген-респонсивный элемент — Estrogen Response Element) в промоторе гена-мишени. В частности, эстрогеновый рецептор а. (ЭРа), связываясь после димериза-ции с ERE гена окситоцинового рецептора, включает транскрипцию данного гена. У мышей эта схема имеет следующий вид: эстроген —> ЭРа —> ERE гена OTR —> транскрипция OTR Действие эстрогена может осуществляться и через другие клеточные механизмы. Об этом говорит тот факт, что треть генов человека, регулируемая через ЭР, не содержит ERE. В такого рода случаях ЭР может изменять другие белки, через которые и осуществляется транскрипция. В качестве примера укажем на активаторный белок AP-1 (activator protein), образующийся в результате гетеродимеризации белков jun и fos. ER, комплексируясь с АР-1, блокирует транскрипционную активность последнего. Наряду с ядерными рецепторами существуют трансмембранные ЭР (Bjornstrom, Sjoberg, 2005). Они связаны с G-белками (см. врезку 9.2) и контролируют транскрипцию опосредованно, являясь ключевыми элементами ряда сигнальных путей, передающих сигналы с помощью протеинкиназ. Отметим, в частности, МЕК-, РКА-, РКВ- и РКС-киназы (Vasudevan, Pfaff, 2007). Вторым негативным следствием недостатка родительской ласки является низкая чувствительность к эстрогену клеток медиальной пре-оптической области из-за снижения уровня эстрогеновых рецепторов альфа (ЭРсс): экспрессия ЭРа у детенышей «холодных» самок ниже, чем у детенышей любящих самок. Низкий уровень экспрессии данного рецептора проявляется уже в первую неделю после родов и сохраняется до взрослого состояния. Связано это с повышением уровня метилирования промоторной области lb гена ЭР, включающей 14 сайтов связывания с транскрипционными факторами. Например, у обделенных заботой детенышей метилирован сайт связывания транскрипционного фактора Stat5. Stat-белки (signal transducers and activators of transcription) являются транскрипционными факторами, содержащими SH2-домены (Ihle, 2001; Bulbul et al., 2006). В неактивном состоянии они находятся в цитоплазме и могут быть активированы трансмембранными рецепторами для гормонов, факторов роста и цитоки-нов, опосредующими Jak/Stat сигнальный путь. Эти рецепторы способны соединяться своими цитоплазменными частями с протеин-тирозин киназами семейства Jak. При активации рецептора Stat-белки соединяются своим SH2-доменом с внутриклеточными доменами рецептора. Протеинтирозин-киназы фосфорилируют Stat-белки, которые димеризуются и в этом состоянии способны переходить в ядро и включать транскрипцию ЭР-генов, а также ряда генов, продукты которых (PIAS, SOCS и ряд других) обеспечивают регулирование сигнального пути через обратную связь (Rawlings et al., 2004). Кроме того, Stat-факторы способны взаимодействовать с другими транскрипционными факторами. Вдобавок детеныши, которым не достает материнской ласки, страдают из-за более низкой плотности бензодиазепинового рецептора в клетках амигдалы в сравнении с детенышами самок с высоким уровнем заботы о своем потомстве. Детеныши самок с низким уровнем заботы о своем потомстве также хуже справляются с тестами, требующими пространственного обучения и памяти, в гиппокампе у них подымается уровень мРНК для нейротрофического фактора BDNF (Brain-derived neurotrophic factor), уменьшается холинацетилтрансфераза и синаптофизин, снижается выживаемость нейронов при одновременном увеличении процессов апоптоза как результат уменьшения уровня фибробластного фактора роста (Bredy et al., 2003; Caldji et al, 2003; Champagne, 2008). Интересные результаты были получены при изучении макак-резусов (Maestripieri, 2005). Более 50% детенышей обезьян, которые в первые шесть месяцев жизни находились в атмосфере родительской «брани», сами показывали аналогичное агрессивное поведение, став взрослыми. Близкая картина наблюдается в человеческом обществе. Женщины, воспитывавшиеся в казенных учреждениях без родительской ласки показывают меньшую чувствительность и повышенную раздражительность по отношению к своим детям (Dowdney et al., 1985). В целом условия жизни матери влияют, причем часто существенно, на фенотип ее детей через отложенное до определенного возраста изменение в экспрессии некоторых генов (Champagne, 2008). Можно говорить о своего рода памяти организма матери о ее прошлой жизни. В рассмотренных примерах имеет место влияние воспитания на природу (наследственность) и, как результат, на физическое здоровье (effect of nurture on nature — Szyf, 2007, p. 25; см. также Dolinoy et al., 2007). Можно также сказать, что социальное поведение одного объекта (матери) определяет эпигенетическое программирование других объектов (ее потомства). Хотя мы рассмотрели лишь несколько генов, на самом деле уровень материнской заботы в ранний период жизни потомства действует положительным или отрицательным образом на сотни генов в гиппокампе взрослого (Weaver et al., 2006). Эпигенетическое программирование генома возможно лишь в узких временных пределах и в определенный период развития организма, когда он чувствителен к соответствующим средовым воздействиям. Говорят о критических окнах чувствительности (или окнах уязвимости в случае болезней — Nathanielz, 2006). Так, пестицид метоксихлор, влияющий на чувствительность к эстрогену, или фунгицид винклозо-лин, введенные беременным самкам крыс внутрибрюшинно, вызывают у родившихся самцов при достижении ими зрелости повышенный уровень апоптоза терминальных клеток, т.е. уменьшают количество сперматозоидов и, кроме того, снижают их подвижность. Но этот эффект возможен только при введении веществ с восьмого по 15-й день беременности. В то же время при введении препарата с 15-го по 20-й день такого эффекта не наблюдалось (Anway et al, 2005).
1. Трансмембранные каналы, функционирующие в качестве рецепторов, удобно различать и группировать по механизмам, с помощью которых регулируется их открытие и закрытие. Различают несколько классов (Gerhart, Kirschner, 1997; Кольман, Рем, 2000).
1.1. Хемоуправляемые (хемочувствительные) ионные каналы или, каналы, открываемые лигандом (ligand-gate channel). Лигандами для этих каналов являются гидрофильные молекулы, например, многие нейротрансмиттеры - ацетилхолин, гистамин, допамин, адреналин, серотонин. Молекула нейротрансмиттера, соединяясь с внеклеточной частью рецептора, открывает в нем в результате конформационных переходов, канал, про
пускающий катионы натрия, калия и кальция. Показательным примером является ацетилхолиновый (никотиновый) рецептор, чувствительный кроме ацетилхолина к никотину. Особо следует отметить ионотропные рецепторы, лигандом для которого является глутамат. Рецепторы этого семейства являются неспецифическими катионными каналами, пропускающим обычно катионы Na+ и Са2+ в нейронных (позвоночные) и в нейромышечных (беспозвоночные) синапсах. У млекопитающих эти рецепторы распадаются на четыре группы по чувствительности к агонистам: NMDA (IV-methyl-D-aspartate)- и АМРА (a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxasolepropionate)-penenTopbi, каинатный рецептор для каиновой кислоты и дельта-рецептор. GABAA рецептор образует Сг-канал.
1.2. Электроуправляемые (электрочувствительные) ионные каналы, или каналы, открываемые потенциалом (voltagegate channel). Эти каналы наиболее характерны для нейронов и мышечных клеток. Они открываются при изменении величины трансмембранного потенциала в результате действия хемоуп-
равляемых каналов. Например, нейротрансмиттер глутамат, соединяясь с АМРА-рецептором, открывает в нем катионный канал, локально деполяризуя мембрану нервной клетки. Возникает потенциал действия, отличающийся от потенциала покоя на 30 мВ (милливольт). Локальное изменение в напряжении
открывает соседние электрочувствительные каналы. Те в свою очередь открывают дальше расположенные каналы, обеспечивая прохождение нервного импульса.
1.3. Мехаиоуправляемые (механочувствительные) ионные каналы (mechanosensetive channel). Трансмембранные каналы этого класса открываются в результате действия разного рода механических стимулов. Эти каналы могут реагировать на звук (в слуховых органах), силу тяжести (в органах равновесия), дав-ление, прикосновение, вибрацию и т.д.; они важны в органах проприоцепции (сухожилии, суставные сумки), обеспечивающих нормальное положение двигающихся частей тела (Gillespie, Walker, 2001; Syntichaki, Tavemarakis, 2004; Kung, 2005).
2. У многоклеточных животных вторая группа рецепторов крайне разнообразна и распадается на большое число классов, из которых мы рассмотрим лишь некоторые.
2.1. Большая группа рецепторов имеет одну или две (для инсу-линовых и близких к ним рецепторов) трансмембранные а-спи-рали, обладающие на внутриклеточном хвосте тирозин-киназным доменом, способным фосфорилировать субстратные белки по ти-розиновым остаткам. Известно более 50 рецепторов данного типа, лигандами для которых являются инсулин, различные факторы роста. Рецепторы для трансформирующего фактора роста бета (TGF-P) имеют в цитоплазматической части встроенный серии/ треонин-киназный домен, фосфорилирующий субстратные белки по сериновым или треониновым остаткам.
2.2. Большая группа рецепторов не обладает встроенными каталитическими доменами, но способна соединяться своими внутриклеточными хвостами с цитоплазменными ферментами, в основном протеинтирозин-киназами. Классическим примером являются рецепторы для цитокинов, связывающиеся с тирозин-киназами семейства Janus (JAK). По тому же типу действуют в качестве рецепторов интегрины, которые не обладает энзима-тической активностью, но способны связываться с протеинти-розин-киназой FAK (Focal adhesion kinase). Данная киназа осуществляет фосфорилирование при взаимодействии интегринов с элементами межклеточного матрикса, например, фибронек-тином.
2.3. 7ТМ-рецепторы являются важнейшим классом сигнальных молекул. Они относятся к серпентиновым белкам и характеризуются семью трансмембранными спиралями (Fredriksson et al., 2003; Wesley et al., 2003). Эти рецепторы активируются большим списком раздражителей — свет, ионы, одоранты, нук-леотиды, липиды. Лигандами для них являются некоторые белки, а также небольшие молекулы (глутамат, ацетилхолин, серо-тонин, GABA), которые в норме взаимодействуют с ионными каналами. 7ТМ-рецепторы имеют исключительное значение для животных, о чем можно судить по числу кодирующих их генов. У человека эти гены составляют 1% от общего числа генов, а у нематоды даже 5% (Perez, 2003).
7ТМ-рецепторы обычно передают сигнал на так называемые G-белки (гуанин-нуклеотид связывающие белки, или ГТФ-свя-зывающие белки), которые в неактивном состоянии связаны с гуанозиндифосфатом (ГДФ), в активном — с гуанозинтрифос-фатом (ГТФ). Поэтому их называют рецепторами, связанными с G-белками. 30% вьшущенных в последнее время лекарств (данные на 2002 г.) имеют своими мишенями именно эти рецепторы (Wise et al., 2002; Kroeze et al., 2003). В филогенетической классификации, основанной на анализе генома человека, 7ТМ-рецепторы разделены на пять семейств (Fredriksson et al., 2003).
2.3.1. Рецепторы, лигандами для которых являются белковые вещества типа глутамата (Hermans, Challiss, 2001). Глутамат является важнейшим нейротрансмиттером у млекопитающих. По структуре внеклеточной части и аминокислотной последовательности трансмембранного домена рецепторы данного семейства делят на четыре группы: (а) метаботропные глутамат-рецепторы (например, mGLUR (7ТМ) рецептор в синапсах — рис. 11.1), (б) кальций-тестирующие рецепторы, (в) GABAg-pe-цептор (y-aminobutyric acid, или ГАМКв-рецептор — гамма аминомасляная кислота) и (г) вкусовые рецепторы группы TAS1. GABAg-рецептор не связан с соответствующим ионотропным (т.е. канальным) GABAA-peuerrropoM (ГАМКА-рецептором) группы 2.3.2. Рецепторы семейства родопсинов. Это семейство делится также на четыре ветви. К а-группе принадлежит важный зрительный рецептор родопсин. У беспозвоночных он связан с ретикулярными клетками и обычно концентрируется в мембране микровиллей, образующих рабдомер; у позвоночных и книдарий он концентрируется в мембране цилий. К (}-группе принадлежат рецепторы для белковых гормонов (ва-зопрессин, эндотелии, тахикинин и близкие). у-группа включает рецепторы для соматостатинов, меланиновых гормонов и хемокинов. Наконец, 8-группа интересна тем, что включает большой список ольфакторных рецепторов, специализирующихся на анализе летучих (обоняние), реже нелетучих веществ контактного действия (вкусовые рецепторы).Близкий к родопсину рецептор, связывающий фактор роста лизофосфатиди-ловую кислоту (LPA), играет большую роль в размножении клеток, их хемотаксисе, дифференциации и других процессах (Gardell et al., 2006).
2.3.3. Адгезивные рецепторы. Эти рецепторы содержат лек-тиновый и склеивающий домены, а также EGF-модуль и муциновый домен. Одна группа молекул, близких к латрофилину, имеет сродство и может взаимодействовать с ядом черной вдовы (паук) латротоксином, в результате чего дезорганизуется работа кальциевых каналов. Филогенетически это семейство сближается с нижеследующим.
2.3.4. Рецепторы, лигандами для которых являются белковые вещества типа секретина. В числе других лигандов для рецепторов данного типа известны кальцитонин, глюкагон, парати-роидные вещества.
2.3.5. Frizzled/TAS2-penenTopH. Особняком стоят 7ТМ-рецеп-торы, для которых лигандами являются гликопротеиновые факторы роста семейства Wnt (Cadigan, Nusse, 1997; Arias et al., 1999; Sharpe et al., 2001; Шаталкин, 2003). Сигнальные пути, связанные с этими рецепторами, мы рассмотрим подробнее в разделе 9.3.3, когда будем говорить об опухолевых супрессо-рах. В это же семейство входят также вкусовые рецепторы группы TAS2, которые филогенетически не связаны с упомянутыми ранее вкусовыми рецепторами группы TAS1.
Диета и наследственность
Другим показательным примером, который приобрел большой общественный резонанс, является выявленная связь между недоеданием будущей матери в период ее беременности и развитием так называемого метаболического синдрома у ее выросших детей (Barker, 1995; Hales, Barker, 2001; Taylor, Poston, 2007). Метаболический синдром находит выражение в таких системных нарушениях как диабет II, повышенное кровяное давление, коронарная недостаточность, ожирение. Впервые он был засвидетельствован в известном феномене «голландских женщин», ставших жертвами голодной зимы 1944-1945 гг. Девочки, рожденные от матерей, голодавших в начале беременности, были предрасположены к ожирению во взрослом состоянии. Взрослая тучность, таким образом, программируется условиями ранней жизни. Развитие метаболического синдрома в наше время во многом определяются пагубными пристрастиями родителей к курению, алкоголю, потреблением нездоровой пищи, привычкой жевать бетель (Vliet et al., 2007). Показано (Srinivasan et al., 2003, 2006), что искусственное выращивание крысят на углеводной диете в период вскармливания материнским молоком ведет к ожирению у их детенышей и это состояние «тучного фенотипа» передается второму поколению. Программированное ожирение связано с изменением энергетического баланса. Мария Скарино (Scarino, 2008) отнесла негативное влияние дисбаланса в питании во время фетального развития на взрослую жизнь проявлением фенотипической, или онтогенетической пластичности. Нам кажется, что здесь правильнее будет говорить о фенетической патологии, но не адаптации, лежащей в основе фенотипической пластичности. Мы подробнее коснемся этих вопросов в следующей главе. Питание является важной составляющей развития организма, особенно у млекопитающих, выкармливающих потомство на первых месяцах жизни молоком. Грудное молоко женщин содержит большое число активных веществ — иммуноглобулинов, различных ферментов, факторов роста, гормонов и их недостаток, например, при искусственном вскармливании, может отразиться на здоровье детей, в том числе и по достижении ими зрелого возраста. В целом физическое и эмоциональное здоровье женщины является решающим фактором здорового развития детей (Szyf, 2007). Сейчас доказано, что на гены может влиять наш жизненный опыт. В частности, условия семейной жизни, так или иначе, определяют нашу уязвимость ко многим системным болезням (ожирению, сердечным заболеваниям, психическим расстройствам, раку и другим), подстерегающим нас в зрелые и старческие годы.
Трансгенерационная передача эпигенетических изменений
Такую передачу до недавнего времени находили только у растений. Результаты последних исследований свидетельствуют о возможности передачи эпигенетических изменений в ряду поколений у животных, в том числе и у млекопитающих. Эпигенетические болезни, получаемые детьми в наследство от родителей, часто связаны с употреблением последними эндокринных дизрупторов - веществ, которые конкурируют с гормонами и функционально замещают их, в результате чего подрывается собственный метаболизм гормонов, их синтез, транспорт и выведение. Примером, получившим печальную известность, является синтетический эстроген диэтилстилбестрол (Crews, McLachlan, 2006; Колотова и др., 2007; Foley et al., 2009). В 1940-70-е гг. этот препарат использовался в качестве меры, уменьшающей риск выкидыша. Со временем стали видны негативные последствия приема диэтилстилбестрола. У девочек возникали разного рода ненормальности в развитии половой системы, выливавшиеся позже в вагинальную аденокарциному. На мышах было показано, что такого рода аномалии развивались и у самок второго поколения, которым, как и их «матерям», не давали диэтилстилбестрол. Конечно, когда беременная самка подвергается неблагоприятным воздействиям, то одновременно с ней воздействию подвергается плод (F1-поколение) и половые клетки поколения F2 (мультигенерацион-ное воздействие — Skinner, 2008). Многие системные болезни взрослых (диабет второго типа, ожирение, сердечно-сосудистые заболевания, некоторые случаи синдромов Прадера-Вилли и Ангельмана), являющиеся последствием нарушений в период беременности и первых месяцев после рождения, относятся к мультигенерационным эффектам (Anway, Skinner, 2006; Gluckman et al., 2007). Поэтому для доказательства трансгенерационной передачи необходимо обследование третьего поколения. Против этого довода можно привести те же возражения, которые в свое время выдвигались противниками наследования благоприобретенных признаков: каким образом воздействия на эмбрион и генеративные клетки приводят к одинаковым последствиям, каков механизм их согласования? Мы не знаем всех тонкостей реакций организма и его генеративных клеток на действие среды, но в некоторых примерах показана трансмейотическая передача изменений, исходно полученных матерью. Существенен и другой момент: рассматриваемое возражение, по существу, справедливо в контексте трансмиссивной теории наследственности, но не является таковым в рамках физиологической (эпигенетической) наследственности. Поэтому для общества разногласия по этому вопросу имеют во многом схоластический характер и отрицание на этом основании влияния среды на наследственность затушевывает важный для общества факт положительного или отрицательного влияния матери на своих детей и внуков. Более того, создает иллюзию у будущих родителей, что их «грехи» — это их личное дело, и они не отвечают за них перед своими детьми и внуками. Передача ответной реакции организма на винклозолин до четвертого поколения включительно показана для крыс некоторых линий. Этот антиандрогенный фунгицид вызывает различные нарушения у самцов, в частности, в сперматогенезе, работе почек, иммунной системы. Кроме того, самцы подвержены гиперхолестеромии, простате, развитию опухолей. У самок первого-третьего поколений наблюдаются аллергические явления в период беременности, маточные геморрагические нарушения, статистически незначительное превышение случаев рака (Anway et al., 2006; Skinner, Anway, 2007; Nilsson et al, 2008). Самки, рожденные крысами, потреблявшими винклозолин, предпочитают самцов, родители которых не получали винклозолин (Crews et al., 2007). В то же время самцы в аналогичной ситуации не показывали предпочтений в отношении самок, родители которых получали или не получали винклозолин. Отметим, однако, что опыты с винклозолином на других линиях крыс не дали отчетливых результатов (Schneider et al., 2007). У Ламарка и его современников не было сомнений в том, что среда влияет на наследственность. Причем это влияние может быть пагубным. Сейчас мы имеем много примеров такого отрицательного влияния различных факторов среды, в частности, различных химических соединений на наследственность. Собственно к таким пагубным результатам воздействия неблагоприятных факторов среды можно отнести различные формы рака.
Среда может оказывать разное действие на наследственный аппарат организма. В одних случаях оно проявляется в мутациях, в других — в ненаследственных реакциях, объединяемых под общим названием фенотипической пластичности, о которой мы будем говорить в следующей главе. Наряду с этим имеется пограничный класс реакций организма, связанный с эпигенетическими изменениями наследственного аппарата. Этот класс реакций и будет находиться в центре внимания настоящей главы. Воздействие среды через эпигенетические механизмы осуществляется разными путями (Чуриков, 2005; Колотова и др., 2007). На первом месте по значимости стоят процессы метилирования ДНК и гистонов. Паттерн ДНК-метилирования и состояние гистоновых белков находятся в динамическом взаимодействии на протяжении всей жизни. Благодаря этому генотип в состоянии реагировать на действие среды и функционально приспосабливаться к ее требованиям. Общую схему нормативного взаимодействия среды и генотипа можно представить в следующем виде: Среда —> клеточные сигнальные пути —> уровень метилированное гистоновых белков —> уровень ДНК-метилирования —> экспрессия генов Заметим, что изменения в уровнях метилирования ДНК могут вызываться и внутренними причинами. Так, повторы CxG, где х обычно А или какой-то другой нуклеотид, приводят к разным заболеваниям (называемым болезнями трехнуклеотидных повторов — trinucleotide repeat, TNR), из которых наиболее известны синдром ломкой Х-хромосомы (Fragile-X Syndrome: CGG-повторы) и болезнь Хантингтона (Hantington's disease: C/iG-повторы). Чем больше повторов, тем более вероятно, что при репликации число повторов может увеличиться. В первом случае увеличение числа копий повтора от 200 до 600 (в норме существенно меньше ста) ведет к метилированию повторов в про-моторной области гена FMR1 (fragile X mental retardation 1), в результате чего этот ген замолкает (Ридли, 2008). Данный ген кодирует белок FMRP, важный в регулировании синаптической пластичности. Кроме того, в отсутствии нормального белка FMRP нарушаются связи между нейронами, что приводит к умственной отсталости. Вместе с тем роль среды в процессах метилирования ДНК также доказана многочисленными наблюдениями. В качестве показательного примера действия среды, в частности диеты, на геном, а через него и на фенотип можно привести опыты с изогенными мышами, имеющими агутиаллель (Avy — agouti viable yellow). Эти мыши обладают золотисто-желтой шерстью. Данный фенотип сопряжен с рядом нежелательных последствий для взрослых зверьков, которые подвержены ожирению и сопутствующими диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также отличаются повышенным риском раковых заболеваний и большей смертностью. Avy-аллель является доминантной мутацией агути-локуса, обусловленной вставкой особого ретротранспозона (о мобильных элементах генома) с длинным числом повторов LTR. Ретрот-ранспозон содержит промотор, который может вызывать экспрессию агутигена. При кормлении мышей диетой, содержащей метионин, бетаин, фолиевую кислоту, холин, витамин В)2 имеет место частичное или полное метилирование CpG ретротранспозона, соответственно чему меняется окрас мышей от нормальной буровато-серой (псевдоагути-формы), характерной для немутантных мышей, до пятнистой с разной долей золотисто-желтых пятен (Waterland, Jirtle, 2003; Waterland, Jirtle, 2004; см. также Gilbert, 2005; Колотова и др., 2007; Липтон, 2008). Псевдоагути-фенотип не страдает обжорством и сопутствующими заболеваниями, отличающими агути-фенотип. Другой интересный пример — эпигенетическое наследование у мутантной формы обыкновенной льнянки (Linaria vulgaris) с радиальной симметрией цветков (Goodrich, Tweedie, 2002; Колотова и др., 2007). В норме льнянка имеет ассиметричные цветки. Эта аберрация связана с метилированием гена cycloidea. Большую долю генома составляют подвижные, или мобильг . ные генетические элементы (МГЭ), способные перемещаться (транспонироваться) по геному, в том числе и между разными хромосомами (Колотова и др., 2007; Попов, 2008). Ранее МГЭ-последовательности считали эгоистичной (selfish) или мусорной (junk) ДНК; некоторые исследователи относили их к прирученным геномным паразитам, доставшихся от отдаленных предков. Ныне роль МГЭ кардинально пересматривается. В геноме человека МГЭ занимают около 45% последовательностей, из них лишь менее 0,05% в состоянии транспонироваться. МГЭ обладают определенной структурой и часто представлены длинными повторами. По строению и механизмам перемещения различают два класса: транспозоны и ретротранспозоны (Жимулев, 2003; Попов, 2008). Первые ферментативно вырезаются с помощью транспозаз, которые они сами кодируют. С обеих сторон транспозоны ограничены инвертированными повторами. Ретротранспозоны не способны вырезаться из хромосомы. Они транскрибируются с образованием РНК, которая перемещается в цитоплазму и служит матрицей для синтеза ДНК с помощью обратной транскриптазы (ревертазы). Ревертаза осуществляет также синтез комплементарной нити ДНК. Полученная двуниточная ДНК перемещается обратно в ядро и встраивается в геном.
Ретротранспозоны, или ретроэлементы в свою очередь делятся на два семейства. Так называемые LTR-ретротранспозоны ограничены длинными концевыми повторами (LTR).OHH составляют чуть больше 8% последовательностей генома. Ретротранспозоны второго семейства этих повторов не имеют и в свою очередь разделяются на два подсемейства: длинных диспергированных элементов (LINE — long interspersed elements) и коротких диспергированных элементов (SINE — short interspersed elements). LINE-l(Ll) составляет 20% генома млекопитающих. Эти элементы близко связаны с нитронами группы II митохондрий и эубактерий. SINE-элементы генома отмечены у эукариот. Они возникают в результате ретротранспозиции малых РНК,
таких как 7SL РНК, тРНК (регулируемых промоторами, связанными с РНК-полимеразой III). У млекопитающих SINE-элементы включают две группы последовательностей — Alu и SVA. Alu-элементы являются наиболее частыми последовательностями в геноме человека. Они являются посттранскрипционными и трансляционными регуляторами и вовлечены в процессы альтернативного сплайсинга, РНК-редактирования (Hasler, Strab,
2006; Muotri et al., 2007). В норме Alu-РНК содержится в клетке на очень низком уровне: Ю3 - 104 молекул. Однако в стрессовых ситуациях (при вирусной инфекции, действии циклогексимида, теплового шока) уровень их экспрессии резко возрастает (Muotri et al., 2007). Интересные заключения были сделаны по результатам секвенирования генома короткохвостого опоссума {Monodelphis domestica). В его геноме оказалось больше МГЭ (-52% против -44% у человека и -38% у мыши). Важнее другое. Геном эутерий содержит 20% консервативных некодирующих последовательностей, которые возникли скорее всего после разделения эутерий и мегатерий (сумчатых) из мобильных элементов (Gentles et al., 2007; Mikkelsen et al., 2007). Можно поэтому допустить возможность приобретения транспозонами и транспозон-подобными элементами регу-ляторных функций. Эпигенетически молчащие МГЭ могут, например, при стрессах выйти из под контроля эпигенетических механизмов и образовать регуляторные последовательности в различных местах генома. Такие инсертированные в новые места последовательности могут работать как энхансеры и вызывать экспрессию близлежащих генов. Гены, которые до этого регулировались древними вставками, будут контролироваться новыми инсерционными (вставочными) версиями. В эволюции млекопитающих отмечена активная роль МГЭ в образовании новых генов, главным образом через активацию псевдогенов (Karro et al., 2007). Оценочное число псевдогенов в геноме человека равно примерно 8000.
Роль социо-экологических условий
Среда через сигнальные пути может определять долговременное эпигенетическое состояние тех или иных участков ДНК и, как результат влиять на генетическое состояние организма по истечении некоторого времени после того, как прекратилось средовое воздействие. Речь, следовательно, идет о запоминании клеткой ранее свершившегося факта средового воздействия. Для человека особенно важными и интересными являются данные о корреляции между социо-экологическим воздействием на организм в ранний период жизни и состоянием здоровья в более поздние периоды его жизни (Szyf, 2007). Показательным примером является влияние материнской заботы у крыс на экспрессию гена глю-кокортикоидного рецептора в гиппокампе в потомстве выросших зверьков. Так, различия в ухаживании за потомством самок крыс в первые шесть дней после рождения детенышей влияют на паттерн метилирования и, как результат, на уровень экспрессии гена GR, кодирующего в гиппокампе глюкокортикоидный рецептор (ГР). ГР является ядерным (функционирует в ядре) рецептором; в цитоплазме он инактиви-рован термошоковыми белками (Hsp), которые при активации рецептора его лигандом глюкокортикоидный гормоном (ГК) замещаются последним, после чего комплекс ГК+ГР перемещается в ядро (Juruena et al., 2004). Примерами глюкокортикоидов (ГК) являются кортизол у человека и кортикостерон у мыши. При стрессах, опосредуемых через метаботропный GABAg-рецептор, паравентрикулярные ядра гипоталамуса выделяют кортикотропин-индуцирующий фактор (гормон) (КИФ — CRF(H) [corticotropin release factor (hormone)]), а также ряд других гормонов (вазопрессин и окситоцин). КИФ, попадая в передний гипофиз, стимулирует выработку гормона кортикотропина (аденокортикотропный гормон, АКТГ — АСТН — adrenocorticotropic hormone), который в свою очередь, распространяясь через кровь в надпочечники, активирует производство глюкокортикоидов. Последние, поступая в нейроны головного мозга через минералокортикоидный и глюкокортикоидный рецепторы, тормозят производство КИФ. Этот процесс торможения, помогающий снять стрессовое напряжение, зависит от плотности глюкокортикодного рецептора (ГР) в нервной ткани, в первую очередь в гиппокампе. Повышение активности ГР генов в нейронах гиппокампа связано с увеличением оборота нейротрансмиттера серо-тонина (5-НТ), который передает в нейрон сигнал через специфический метаботропный рецептор (7ТМ-рецептор) (Colvis et al., 2005; Szyf, 2007). При прохождении сигнала связанные с 7ТМ-рецептором G-бел-ки активируют аденилатциклазу, которая катализирует образование цАМФ из АТФ. цАМФ в свою очередь активирует зависимые от него киназы, в частности протеинкиназу А (ПК-А — РК-А). Эта киназа состоит из двух регуляторных и двух каталитических субъединиц. Связывание регуляторных субъединиц циклическим аденозинмонофос-фатом ведет к активации и отделению каталитических субъединиц, которые поступают в ядро и активируют транскрипционный фактор CREB, который включает экспрессию так называемых ранних генов, кодирующих ряд белков, в том числе NGFI-A (nerve growth factor-inducible protein A). Ряд других каскадов, в том числе Ras/Raf/ERK-сигнальный путь (см. ниже, рис. 9.8) может индуцировать экспрессию гена, кодирующего NGFI-A (Knapska, Kaczmarek, 2004). Фактор NGFI-A способен индуцировать транскрипцию ГР-гена, связываясь с его различными промоторными последовательностями. Из этих последних последовательность CG GGGG CG экзона 17 определяет наибольший уровень экспрессии. У детенышей, выкармливаемых «любящими» самками, которые могут не быть биологическими матерями, но которые чаще их вылизывают и чистят, уровень метилирования как ДНК, так и гистонов экзона 1? ГР-гена меньше, соответственно плотность ГР выше (Colvis et al., 2005; Weaver et al., 2005; Weaver, 2007). Метилированность Гр-гена снижается, возможно, как результат действия CREB-связывающего белка (СВР — CREB-binding protein), обладающего гистонацетилазной активностью (Meaney, Szyf, 2005). Уровень СВР положительно коррелирует с уровнем серотонина. Ацетирецептора (по Meaney, Szyf, 2005 и другим авторам). ГК—глюкокортикоид (например, кортизол у человека или кортикостерон у мыши); ГР — глюкокортикоидный (ядерный) рецептор; в цитоплазме он инактивирован термошоковыми белками (Hsp), которые при активации рецептора замещаются глюкокортикоидным гормоном, после чего ГК+ГР перемещается в ядро; К и Р — каталитическая и регуляторная частицы протеинкиназы А (ПК-А); мРНК ГРи мРНК NGFI-A — матричные РНК, кодируемые соответствующими генами; ц — цитокины; цАМФ (сAMP) — циклический аденозин монофосфат; АР-1 — транскрипционный фактор, представляющий собой Jun-Fos гетеродимер; АР-2 (activator protein 2) — активирующий белок 2, включающий (совместно с NGFI-A) транскрипцию ГР-гена; СВР — CREB-связывающий белок; CREB — транскрипционный фактор; 5-НТ — серотонин; 1кВ (I каппа В-гомолог) — инактивирующий фактор, связывающий и удерживающий NF-кВ В цитоплазме; NF-KB — транскрипционный ядерный фактор каппа, комплексирующийся в цитоплазме с 1кВ; при активации клетки цитокинами NF-кВ отсоединяется и перемещается в ядро, где он может блокировать транскрипционную функцию ГК+ГР; АР-1 и Stat — транскрипционные факторы других сигнальных путей, способные блокировать функцию ГК+ГР. Как было сказано, в цитоплазме ГР-рецептор связан с термошоковыми белками и в таком состоянии неактивен. Его активация лиган-дом — глюкокортикоидом (ГК) ведет к перемещению транскрипционного комплекса ГК+ГР в ядро, в результате чего возрастает транскрипция инактивирующего фактора 1кВ (I каппа В-гомолог) и снижение уровня транскрипции генов для цитокинов. Фактор 1кВ в цитоплазме связывает транскрипционный ядерный фактор каппа (NF-KB), который при действии на клетку цитокинов отсоединяется от 1кВ и перемещается в ядро. Кроме того, каталитическая субъединица про-теинкиназы А может взаимодействовать с NF-KB, удерживая этот фактор в цитоплазме. В ядре NF-KB способен соединяться с ГК+ГР, блокируя транскрипционную активность последнего. Аналогичным образом действуют транскрипционные факторы АР-1 и Stat (о них дальше). При высоком уровне ГР повышается надежность регулирования связанных с ГР сигнальных каскадов. Чем больше вылизываются детеныши, тем выше уровень экспрессии генов глюкокортикоидного и минералокортикоидного рецепторов и тем меньше взрослые зверьки подвержены негативным последствиям стрессовых ситуаций. Одновременно в сравнении с детенышами «холодных» самок увеличивается длина дендритов и плотность дендритных спинул глутаматергических синапсов, что положительно отражается на синаптической пластичности, улучшает силу памяти и способность к обучению. КИФ в миндалинах увеличивает секрецию норадреналина. Что связано с изменением поведения (Diorio, Meaney, 2007). Материнскую поведенческую активность определяют также белковый гормон окситоцин и его рецептор. Как было сказано, оксито-цин и структурно сходный с ним вазопрессин выделяются при стрессах в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса. Экспрессия оксито-цина и вазопрессина в гипоталамусе регулируется эстрогеновым рецептором бета (ER-(3). Далее эти гормоны накапливаются в заднем гипофизе до их выхода в кровяной ток. Их гены сходны по своей экзонинтронной структуре, занимают один и тот же хромосомный локус, но транскрибируются в противоположных направлениях. Клеточное действие окситоцина опосредуется через окситоциновые рецепторы (OTR). OTR принадлежит к 7ТМ-рецепторам (3-группы семейства родопсинов . Плотность рецепторов регулируется половым стероидом эстрогеном, который, таким образом, увеличивает чувствительность клеток к окситоцину (Nomura et al., 2001). Окситоцин (Dellovade et al, 2001; Mitchell, Schmid, 2001) традиционно рассматривается как «женский» гормон ввиду его ключевой роли в процессах рождения ребенка, в частности при родах (регулирует сокращение гладкой мускулатуры матки) и лактации (поддерживает рефлекторные механизмы сокращения миоэпителиальных клеток вокруг альвеол молочной железы). Оказалось, что окситоцин играет большую роль в определении материнского поведения в ряду последовательных поколений. У обезьян и человека на уровень окситоцина влияет физический контакт между матерью и ее детьми в первые недели после рождения. Только что рожденные детеныши обезьян массируют своими руками материнскую грудь, повышая тем самым уровень производства окситоцина. В свою очередь уровень материнской заботы положительно коррелирует с уровнем окситоцинового рецептора (OTR). Помимо тактильного фактора, повышающего у человека уровень окситоцина, последний может выделяться под действием запахов, звуков, мыслей, воспоминаний, при виде других людей. Заметим, что окситоцин существенен и для мужчин, определяя их половое поведение и связанное с ним физиологическое состояние, например, влияет на эрекцию и силу оргазма (Thackare et al., 2006). Дальше мы не будем касаться этого аспекта. Транскрипция окситоциновых рецепторов также определяется эстрогенами. Стероидные гормоны, принадлежащие к эстрогенам, регулируют рост и дифференциацию, а также ряд других клеточных функций. У человека из этих стероидов ключевая роль принадлежит 17(3-эстрадиолу; из других эстрогенов — эстрону и эстриолу (Bjorn-strom, Sjoberg, 2005). Физиологическая активность эстрогенов опосредуется через а и (3 ядерные эстрогеновые рецепторы (ЭР). После активации этих рецепторов эстрогеном они изменяют конформацию, в результате чего димеризуются. В таком состоянии они способны действовать как транскрипционные факторы, связываясь с особой чувствительной последовательностью ERE (эстроген-респонсивный элемент — Estrogen Response Element) в промоторе гена-мишени. В частности, эстрогеновый рецептор а. (ЭРа), связываясь после димериза-ции с ERE гена окситоцинового рецептора, включает транскрипцию данного гена. У мышей эта схема имеет следующий вид: эстроген —> ЭРа —> ERE гена OTR —> транскрипция OTR Действие эстрогена может осуществляться и через другие клеточные механизмы. Об этом говорит тот факт, что треть генов человека, регулируемая через ЭР, не содержит ERE. В такого рода случаях ЭР может изменять другие белки, через которые и осуществляется транскрипция. В качестве примера укажем на активаторный белок AP-1 (activator protein), образующийся в результате гетеродимеризации белков jun и fos. ER, комплексируясь с АР-1, блокирует транскрипционную активность последнего. Наряду с ядерными рецепторами существуют трансмембранные ЭР (Bjornstrom, Sjoberg, 2005). Они связаны с G-белками (см. врезку 9.2) и контролируют транскрипцию опосредованно, являясь ключевыми элементами ряда сигнальных путей, передающих сигналы с помощью протеинкиназ. Отметим, в частности, МЕК-, РКА-, РКВ- и РКС-киназы (Vasudevan, Pfaff, 2007). Вторым негативным следствием недостатка родительской ласки является низкая чувствительность к эстрогену клеток медиальной пре-оптической области из-за снижения уровня эстрогеновых рецепторов альфа (ЭРсс): экспрессия ЭРа у детенышей «холодных» самок ниже, чем у детенышей любящих самок. Низкий уровень экспрессии данного рецептора проявляется уже в первую неделю после родов и сохраняется до взрослого состояния. Связано это с повышением уровня метилирования промоторной области lb гена ЭР, включающей 14 сайтов связывания с транскрипционными факторами. Например, у обделенных заботой детенышей метилирован сайт связывания транскрипционного фактора Stat5. Stat-белки (signal transducers and activators of transcription) являются транскрипционными факторами, содержащими SH2-домены (Ihle, 2001; Bulbul et al., 2006). В неактивном состоянии они находятся в цитоплазме и могут быть активированы трансмембранными рецепторами для гормонов, факторов роста и цитоки-нов, опосредующими Jak/Stat сигнальный путь. Эти рецепторы способны соединяться своими цитоплазменными частями с протеин-тирозин киназами семейства Jak. При активации рецептора Stat-белки соединяются своим SH2-доменом с внутриклеточными доменами рецептора. Протеинтирозин-киназы фосфорилируют Stat-белки, которые димеризуются и в этом состоянии способны переходить в ядро и включать транскрипцию ЭР-генов, а также ряда генов, продукты которых (PIAS, SOCS и ряд других) обеспечивают регулирование сигнального пути через обратную связь (Rawlings et al., 2004). Кроме того, Stat-факторы способны взаимодействовать с другими транскрипционными факторами. Вдобавок детеныши, которым не достает материнской ласки, страдают из-за более низкой плотности бензодиазепинового рецептора в клетках амигдалы в сравнении с детенышами самок с высоким уровнем заботы о своем потомстве. Детеныши самок с низким уровнем заботы о своем потомстве также хуже справляются с тестами, требующими пространственного обучения и памяти, в гиппокампе у них подымается уровень мРНК для нейротрофического фактора BDNF (Brain-derived neurotrophic factor), уменьшается холинацетилтрансфераза и синаптофизин, снижается выживаемость нейронов при одновременном увеличении процессов апоптоза как результат уменьшения уровня фибробластного фактора роста (Bredy et al., 2003; Caldji et al, 2003; Champagne, 2008). Интересные результаты были получены при изучении макак-резусов (Maestripieri, 2005). Более 50% детенышей обезьян, которые в первые шесть месяцев жизни находились в атмосфере родительской «брани», сами показывали аналогичное агрессивное поведение, став взрослыми. Близкая картина наблюдается в человеческом обществе. Женщины, воспитывавшиеся в казенных учреждениях без родительской ласки показывают меньшую чувствительность и повышенную раздражительность по отношению к своим детям (Dowdney et al., 1985). В целом условия жизни матери влияют, причем часто существенно, на фенотип ее детей через отложенное до определенного возраста изменение в экспрессии некоторых генов (Champagne, 2008). Можно говорить о своего рода памяти организма матери о ее прошлой жизни. В рассмотренных примерах имеет место влияние воспитания на природу (наследственность) и, как результат, на физическое здоровье (effect of nurture on nature — Szyf, 2007, p. 25; см. также Dolinoy et al., 2007). Можно также сказать, что социальное поведение одного объекта (матери) определяет эпигенетическое программирование других объектов (ее потомства). Хотя мы рассмотрели лишь несколько генов, на самом деле уровень материнской заботы в ранний период жизни потомства действует положительным или отрицательным образом на сотни генов в гиппокампе взрослого (Weaver et al., 2006). Эпигенетическое программирование генома возможно лишь в узких временных пределах и в определенный период развития организма, когда он чувствителен к соответствующим средовым воздействиям. Говорят о критических окнах чувствительности (или окнах уязвимости в случае болезней — Nathanielz, 2006). Так, пестицид метоксихлор, влияющий на чувствительность к эстрогену, или фунгицид винклозо-лин, введенные беременным самкам крыс внутрибрюшинно, вызывают у родившихся самцов при достижении ими зрелости повышенный уровень апоптоза терминальных клеток, т.е. уменьшают количество сперматозоидов и, кроме того, снижают их подвижность. Но этот эффект возможен только при введении веществ с восьмого по 15-й день беременности. В то же время при введении препарата с 15-го по 20-й день такого эффекта не наблюдалось (Anway et al, 2005).
1. Трансмембранные каналы, функционирующие в качестве рецепторов, удобно различать и группировать по механизмам, с помощью которых регулируется их открытие и закрытие. Различают несколько классов (Gerhart, Kirschner, 1997; Кольман, Рем, 2000).
1.1. Хемоуправляемые (хемочувствительные) ионные каналы или, каналы, открываемые лигандом (ligand-gate channel). Лигандами для этих каналов являются гидрофильные молекулы, например, многие нейротрансмиттеры - ацетилхолин, гистамин, допамин, адреналин, серотонин. Молекула нейротрансмиттера, соединяясь с внеклеточной частью рецептора, открывает в нем в результате конформационных переходов, канал, про
пускающий катионы натрия, калия и кальция. Показательным примером является ацетилхолиновый (никотиновый) рецептор, чувствительный кроме ацетилхолина к никотину. Особо следует отметить ионотропные рецепторы, лигандом для которого является глутамат. Рецепторы этого семейства являются неспецифическими катионными каналами, пропускающим обычно катионы Na+ и Са2+ в нейронных (позвоночные) и в нейромышечных (беспозвоночные) синапсах. У млекопитающих эти рецепторы распадаются на четыре группы по чувствительности к агонистам: NMDA (IV-methyl-D-aspartate)- и АМРА (a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxasolepropionate)-penenTopbi, каинатный рецептор для каиновой кислоты и дельта-рецептор. GABAA рецептор образует Сг-канал.
1.2. Электроуправляемые (электрочувствительные) ионные каналы, или каналы, открываемые потенциалом (voltagegate channel). Эти каналы наиболее характерны для нейронов и мышечных клеток. Они открываются при изменении величины трансмембранного потенциала в результате действия хемоуп-
равляемых каналов. Например, нейротрансмиттер глутамат, соединяясь с АМРА-рецептором, открывает в нем катионный канал, локально деполяризуя мембрану нервной клетки. Возникает потенциал действия, отличающийся от потенциала покоя на 30 мВ (милливольт). Локальное изменение в напряжении
открывает соседние электрочувствительные каналы. Те в свою очередь открывают дальше расположенные каналы, обеспечивая прохождение нервного импульса.
1.3. Мехаиоуправляемые (механочувствительные) ионные каналы (mechanosensetive channel). Трансмембранные каналы этого класса открываются в результате действия разного рода механических стимулов. Эти каналы могут реагировать на звук (в слуховых органах), силу тяжести (в органах равновесия), дав-ление, прикосновение, вибрацию и т.д.; они важны в органах проприоцепции (сухожилии, суставные сумки), обеспечивающих нормальное положение двигающихся частей тела (Gillespie, Walker, 2001; Syntichaki, Tavemarakis, 2004; Kung, 2005).
2. У многоклеточных животных вторая группа рецепторов крайне разнообразна и распадается на большое число классов, из которых мы рассмотрим лишь некоторые.
2.1. Большая группа рецепторов имеет одну или две (для инсу-линовых и близких к ним рецепторов) трансмембранные а-спи-рали, обладающие на внутриклеточном хвосте тирозин-киназным доменом, способным фосфорилировать субстратные белки по ти-розиновым остаткам. Известно более 50 рецепторов данного типа, лигандами для которых являются инсулин, различные факторы роста. Рецепторы для трансформирующего фактора роста бета (TGF-P) имеют в цитоплазматической части встроенный серии/ треонин-киназный домен, фосфорилирующий субстратные белки по сериновым или треониновым остаткам.
2.2. Большая группа рецепторов не обладает встроенными каталитическими доменами, но способна соединяться своими внутриклеточными хвостами с цитоплазменными ферментами, в основном протеинтирозин-киназами. Классическим примером являются рецепторы для цитокинов, связывающиеся с тирозин-киназами семейства Janus (JAK). По тому же типу действуют в качестве рецепторов интегрины, которые не обладает энзима-тической активностью, но способны связываться с протеинти-розин-киназой FAK (Focal adhesion kinase). Данная киназа осуществляет фосфорилирование при взаимодействии интегринов с элементами межклеточного матрикса, например, фибронек-тином.
2.3. 7ТМ-рецепторы являются важнейшим классом сигнальных молекул. Они относятся к серпентиновым белкам и характеризуются семью трансмембранными спиралями (Fredriksson et al., 2003; Wesley et al., 2003). Эти рецепторы активируются большим списком раздражителей — свет, ионы, одоранты, нук-леотиды, липиды. Лигандами для них являются некоторые белки, а также небольшие молекулы (глутамат, ацетилхолин, серо-тонин, GABA), которые в норме взаимодействуют с ионными каналами. 7ТМ-рецепторы имеют исключительное значение для животных, о чем можно судить по числу кодирующих их генов. У человека эти гены составляют 1% от общего числа генов, а у нематоды даже 5% (Perez, 2003).
7ТМ-рецепторы обычно передают сигнал на так называемые G-белки (гуанин-нуклеотид связывающие белки, или ГТФ-свя-зывающие белки), которые в неактивном состоянии связаны с гуанозиндифосфатом (ГДФ), в активном — с гуанозинтрифос-фатом (ГТФ). Поэтому их называют рецепторами, связанными с G-белками. 30% вьшущенных в последнее время лекарств (данные на 2002 г.) имеют своими мишенями именно эти рецепторы (Wise et al., 2002; Kroeze et al., 2003). В филогенетической классификации, основанной на анализе генома человека, 7ТМ-рецепторы разделены на пять семейств (Fredriksson et al., 2003).
2.3.1. Рецепторы, лигандами для которых являются белковые вещества типа глутамата (Hermans, Challiss, 2001). Глутамат является важнейшим нейротрансмиттером у млекопитающих. По структуре внеклеточной части и аминокислотной последовательности трансмембранного домена рецепторы данного семейства делят на четыре группы: (а) метаботропные глутамат-рецепторы (например, mGLUR (7ТМ) рецептор в синапсах — рис. 11.1), (б) кальций-тестирующие рецепторы, (в) GABAg-pe-цептор (y-aminobutyric acid, или ГАМКв-рецептор — гамма аминомасляная кислота) и (г) вкусовые рецепторы группы TAS1. GABAg-рецептор не связан с соответствующим ионотропным (т.е. канальным) GABAA-peuerrropoM (ГАМКА-рецептором) группы 2.3.2. Рецепторы семейства родопсинов. Это семейство делится также на четыре ветви. К а-группе принадлежит важный зрительный рецептор родопсин. У беспозвоночных он связан с ретикулярными клетками и обычно концентрируется в мембране микровиллей, образующих рабдомер; у позвоночных и книдарий он концентрируется в мембране цилий. К (}-группе принадлежат рецепторы для белковых гормонов (ва-зопрессин, эндотелии, тахикинин и близкие). у-группа включает рецепторы для соматостатинов, меланиновых гормонов и хемокинов. Наконец, 8-группа интересна тем, что включает большой список ольфакторных рецепторов, специализирующихся на анализе летучих (обоняние), реже нелетучих веществ контактного действия (вкусовые рецепторы).Близкий к родопсину рецептор, связывающий фактор роста лизофосфатиди-ловую кислоту (LPA), играет большую роль в размножении клеток, их хемотаксисе, дифференциации и других процессах (Gardell et al., 2006).
2.3.3. Адгезивные рецепторы. Эти рецепторы содержат лек-тиновый и склеивающий домены, а также EGF-модуль и муциновый домен. Одна группа молекул, близких к латрофилину, имеет сродство и может взаимодействовать с ядом черной вдовы (паук) латротоксином, в результате чего дезорганизуется работа кальциевых каналов. Филогенетически это семейство сближается с нижеследующим.
2.3.4. Рецепторы, лигандами для которых являются белковые вещества типа секретина. В числе других лигандов для рецепторов данного типа известны кальцитонин, глюкагон, парати-роидные вещества.
2.3.5. Frizzled/TAS2-penenTopH. Особняком стоят 7ТМ-рецеп-торы, для которых лигандами являются гликопротеиновые факторы роста семейства Wnt (Cadigan, Nusse, 1997; Arias et al., 1999; Sharpe et al., 2001; Шаталкин, 2003). Сигнальные пути, связанные с этими рецепторами, мы рассмотрим подробнее в разделе 9.3.3, когда будем говорить об опухолевых супрессо-рах. В это же семейство входят также вкусовые рецепторы группы TAS2, которые филогенетически не связаны с упомянутыми ранее вкусовыми рецепторами группы TAS1.
Диета и наследственность
Другим показательным примером, который приобрел большой общественный резонанс, является выявленная связь между недоеданием будущей матери в период ее беременности и развитием так называемого метаболического синдрома у ее выросших детей (Barker, 1995; Hales, Barker, 2001; Taylor, Poston, 2007). Метаболический синдром находит выражение в таких системных нарушениях как диабет II, повышенное кровяное давление, коронарная недостаточность, ожирение. Впервые он был засвидетельствован в известном феномене «голландских женщин», ставших жертвами голодной зимы 1944-1945 гг. Девочки, рожденные от матерей, голодавших в начале беременности, были предрасположены к ожирению во взрослом состоянии. Взрослая тучность, таким образом, программируется условиями ранней жизни. Развитие метаболического синдрома в наше время во многом определяются пагубными пристрастиями родителей к курению, алкоголю, потреблением нездоровой пищи, привычкой жевать бетель (Vliet et al., 2007). Показано (Srinivasan et al., 2003, 2006), что искусственное выращивание крысят на углеводной диете в период вскармливания материнским молоком ведет к ожирению у их детенышей и это состояние «тучного фенотипа» передается второму поколению. Программированное ожирение связано с изменением энергетического баланса. Мария Скарино (Scarino, 2008) отнесла негативное влияние дисбаланса в питании во время фетального развития на взрослую жизнь проявлением фенотипической, или онтогенетической пластичности. Нам кажется, что здесь правильнее будет говорить о фенетической патологии, но не адаптации, лежащей в основе фенотипической пластичности. Мы подробнее коснемся этих вопросов в следующей главе. Питание является важной составляющей развития организма, особенно у млекопитающих, выкармливающих потомство на первых месяцах жизни молоком. Грудное молоко женщин содержит большое число активных веществ — иммуноглобулинов, различных ферментов, факторов роста, гормонов и их недостаток, например, при искусственном вскармливании, может отразиться на здоровье детей, в том числе и по достижении ими зрелого возраста. В целом физическое и эмоциональное здоровье женщины является решающим фактором здорового развития детей (Szyf, 2007). Сейчас доказано, что на гены может влиять наш жизненный опыт. В частности, условия семейной жизни, так или иначе, определяют нашу уязвимость ко многим системным болезням (ожирению, сердечным заболеваниям, психическим расстройствам, раку и другим), подстерегающим нас в зрелые и старческие годы.
Трансгенерационная передача эпигенетических изменений
Такую передачу до недавнего времени находили только у растений. Результаты последних исследований свидетельствуют о возможности передачи эпигенетических изменений в ряду поколений у животных, в том числе и у млекопитающих. Эпигенетические болезни, получаемые детьми в наследство от родителей, часто связаны с употреблением последними эндокринных дизрупторов - веществ, которые конкурируют с гормонами и функционально замещают их, в результате чего подрывается собственный метаболизм гормонов, их синтез, транспорт и выведение. Примером, получившим печальную известность, является синтетический эстроген диэтилстилбестрол (Crews, McLachlan, 2006; Колотова и др., 2007; Foley et al., 2009). В 1940-70-е гг. этот препарат использовался в качестве меры, уменьшающей риск выкидыша. Со временем стали видны негативные последствия приема диэтилстилбестрола. У девочек возникали разного рода ненормальности в развитии половой системы, выливавшиеся позже в вагинальную аденокарциному. На мышах было показано, что такого рода аномалии развивались и у самок второго поколения, которым, как и их «матерям», не давали диэтилстилбестрол. Конечно, когда беременная самка подвергается неблагоприятным воздействиям, то одновременно с ней воздействию подвергается плод (F1-поколение) и половые клетки поколения F2 (мультигенерацион-ное воздействие — Skinner, 2008). Многие системные болезни взрослых (диабет второго типа, ожирение, сердечно-сосудистые заболевания, некоторые случаи синдромов Прадера-Вилли и Ангельмана), являющиеся последствием нарушений в период беременности и первых месяцев после рождения, относятся к мультигенерационным эффектам (Anway, Skinner, 2006; Gluckman et al., 2007). Поэтому для доказательства трансгенерационной передачи необходимо обследование третьего поколения. Против этого довода можно привести те же возражения, которые в свое время выдвигались противниками наследования благоприобретенных признаков: каким образом воздействия на эмбрион и генеративные клетки приводят к одинаковым последствиям, каков механизм их согласования? Мы не знаем всех тонкостей реакций организма и его генеративных клеток на действие среды, но в некоторых примерах показана трансмейотическая передача изменений, исходно полученных матерью. Существенен и другой момент: рассматриваемое возражение, по существу, справедливо в контексте трансмиссивной теории наследственности, но не является таковым в рамках физиологической (эпигенетической) наследственности. Поэтому для общества разногласия по этому вопросу имеют во многом схоластический характер и отрицание на этом основании влияния среды на наследственность затушевывает важный для общества факт положительного или отрицательного влияния матери на своих детей и внуков. Более того, создает иллюзию у будущих родителей, что их «грехи» — это их личное дело, и они не отвечают за них перед своими детьми и внуками. Передача ответной реакции организма на винклозолин до четвертого поколения включительно показана для крыс некоторых линий. Этот антиандрогенный фунгицид вызывает различные нарушения у самцов, в частности, в сперматогенезе, работе почек, иммунной системы. Кроме того, самцы подвержены гиперхолестеромии, простате, развитию опухолей. У самок первого-третьего поколений наблюдаются аллергические явления в период беременности, маточные геморрагические нарушения, статистически незначительное превышение случаев рака (Anway et al., 2006; Skinner, Anway, 2007; Nilsson et al, 2008). Самки, рожденные крысами, потреблявшими винклозолин, предпочитают самцов, родители которых не получали винклозолин (Crews et al., 2007). В то же время самцы в аналогичной ситуации не показывали предпочтений в отношении самок, родители которых получали или не получали винклозолин. Отметим, однако, что опыты с винклозолином на других линиях крыс не дали отчетливых результатов (Schneider et al., 2007). У Ламарка и его современников не было сомнений в том, что среда влияет на наследственность. Причем это влияние может быть пагубным. Сейчас мы имеем много примеров такого отрицательного влияния различных факторов среды, в частности, различных химических соединений на наследственность. Собственно к таким пагубным результатам воздействия неблагоприятных факторов среды можно отнести различные формы рака.
