Можно ли изменить свой эпигенотип

генов. Клетки из поколения в поколение наследуют не только последовательность ДНК, но и набор рабочих и бездействующих генов. 

На основании генотипа в рамках программы развития организма в новых клетках происходит экспрессия разных генов, формируются эпигенотипы, отвечающие за готовый фенотип. Например, у нас есть нервные, мышечные и прочие клетки. Если поместить одну из них в культуру, то она продолжит делиться и даже сохранит свой фенотип. То есть клетки с одинаковой последовательностью ДНК наследуют свой фенотип, что называется эпигенетическим наследованием. Из одного генотипа можно сделать множество дискретных фенотипов. Каждая дочерняя клетка получает набор ДНК, за редким исключением полностью соответствующий материнской. Так, все наши клетки обладают одинаковой ДНК, но клеточные фенотипы могут быть разными. 

Генетические шту(ут)ки в природе

Фенотипы существуют не только на уровне клеток, но и целых организмов:

• Летнее поколение бабочки пестрокрыльницы очень сильно отличается от весеннего. Не являясь специалистом, вы подумаете, что это разные виды бабочек. 
• У людей пол определяется при помощи генов, набора половых хромосом. Но, например, крокодилы не имеют половых хромосом, а на пол потомства влияет внешний фактор – температура, при которой развиваются яйца. 
• Самка морского организма bonnelia ведёт прикреплённый образ жизни и фильтрует пищу, а самец является паразитом — живёт внутри. Питается он тем, что употребляет самка. Пол потомства зависит от того, где расположится личинка: если она прикрепится к неорганическому субстрату — будет самка, а если самка проглотит личинку — самец. 

Как получается, что паттерны экспрессии дискретны?

Простой пример: белки в ДНК (трансфакторы) — регуляторы транскрипта, которые распознают определённые метки и связываются с ними. В последовательности ДНК есть участки, которые идентифицируются разными трансфакторами — у каждого гена может быть своя регуляторная последовательность, благодаря чему можно получать системы, имеющие разное устойчивое состояние системы с памятью. 

Сложный пример: есть множество генов, которые нужны для поддержания работы стволовой клетки (такие клетки способны многократно делиться и трансформироваться в другие типы клеток). Также существует вторая группа генов — они отвечают за дифференцировку (остановку клеточного цикла) и трансформацию стволовой клетки, например, в нервную. 

Если добавить в систему два регулятора (первый поддерживает и запускает гены для стволовой клетки и подавляет гены для дифференцировки, а второй делает всё наоборот), то они будут подавлять работу друг друга. Таким образом, получается система с двумя устойчивыми состояниями. Однако при добавлении в систему внешнего или внутреннего (например, изменение гормонального фона) фактора баланс нарушится.

Узнать больше о генетике, эпигенетике, концепции фенотипов и биоинформатическом анализе можно из полной версии лекции. Рекомендуем ознакомиться с видео!