Большая битва за мир малых величин

В моей семье все сладкоежки и не удивительно, что у сына в детстве появился кариес. Когда я отвела его к врачу, та вынесла неутешительный вердикт и мы пошли успокаиваться в коридор. Он плакал и не мог ничего толком сказать какое-то время, но успокоившись, он ошарашил настолько, что я поймала настоящий дзен. Оказалось, что он плакал не потому, что ему было страшно и он боялся предстоящей боли, а потому что ему было дико жаль еще живого зубика, он с ним прощался. К чему это вспомнилось? К тому, что мы так дерзновенно зашвыриваем своё сознание на самый край вселенной и даже далеко за её пределы, но не можем по каким-то загадочным причинам сосредоточится даже на лейкоците, пробирающемся через дебри наших сосудов в нужное место. Сегодня я хочу поговорить о том, что нас всех так волнует - о тех сотнях тысяч микроскопических манускриптов, на которых вселенная написала не только нашу историю, кои мы называем ДНК, о том, как сберечь их, ну и себя в том числе, если не оплошаем. Постараюсь излагать свои мысли как можно более понятно. 

I Эпигеном

Эпигеном – это своего рода инструкция по управлению геномом. Вот так просто. Эпигеномика изучает модификации той инструкции, которые могут влиять на геном, наиболее важными из которых для данной статьи являются метилирование ДНК и модификации гистонов. Метилирование ДНК представляет собой добавление метильной группы к ДНК, которое происходит в присутствии цитозина. 

Если кратко, то на данном этапе эпигеномика стала превалировать в исследованиях COVID-19 и связано это не только с ролью ACE2 в патофизиологии вируса. Совсем недавно было идентифицировано аж 332 белка человека, которые взаимодействуют с белками вируса разными путями. Ярким примером является HDAC2, который участвует в инициации иммунного ответа против вирусов. Многочисленные исследования выявили, что эпигенетическая модификация (обратимые ковалентные химические модификации клеточной ДНК и гистонов, влияющих на экспрессию генов, не изменяя нуклеотидную последовательность ДНК) является важным средством, с помощью которого респираторные вирусы манипулируют иммунитетом хозяина. Опубликованный ещё в декабре 2020 года ДНК-анализ сердца и почек подопытных мышей с SARS-CoV-2 выявил более 200 дифференциально метилированных областей (DMR) в геноме обоих органов, одна десятая из которых была связана с двумя конкретными генами PEG10 и ECE1, соседствующими с несколькими такими областями. С помощью того же анализа было также идентифицировано несколько областей, гиперметилирование которых было связано с подавлением ECE1, что вполне объясняет гипотензивное состояние, часто наблюдаемое при критическим течении этого вируса. Отмечу, что нефункциональные ECE1 коррелируют с пороками сердца и вегетативными дисфункциями.

Вирусные манипуляции эпигеномом хозяина означают, что сигнатуры метилирования ДНК должны отличать столкнувшихся с SARS-CoV-2 или его частью в виде генно-инженерного вектора от самых что ни на есть неинфицированных. Данные исследований показали, что в промоторных областях генов, связанных с иммунитетом, проявляются различные паттерны метилирования ДНК и более полутора тысяч участков ДНК по-разному метилируются в течение нескольких дней после заражения, что очень плохо сказывается на регуляции воспалительных процессов, приводя иногда и к аутоиммунитету. 

В то время как сама нуклеотидная последовательность генома поразительно стабильна в своей троичности от зачатия до смерти, данные многих исследований показывают, что метилирование ДНК является быстро динамичным процессом не только при новоиспеченной павидле. Еще в 2014 году было показано, что SARS-CoV и MERS-CoV успешно задерживают экспрессию ISG (interferon-stimulated gene) меняя метилирование гистонов (упаковывают нити ДНК в ядре и регулируют ядерные процессы). Не зря американские  исследователи недавно предложили метод тестирования на COVID-19 по маркерам метилирования ДНК. Однако проблема состоит в том, что до сих пор не ясно какая именно часть вируса и в какой мере производит такие изменения в организме.

моё наблюдение: TET-ферменты представляют собой семейство метилцитозиндиоксигеназ с транслокацией десяти (TET)и регулируют транскрипцию гена  и именно они играют центральную роль в деметилировании ДНК, необходимом во время эмбриогенеза, гаметогенеза, памяти, обучения или восприятия боли. К чему всё это я? А к тому, что одним из симптомов ковида является нарушение деятельности цнс, памяти и способности воспринимать информацию. Продолжим. 

II Геном

Повреждения, возникающие в ДНК, изменяют метаболизм клетки и запускают процессы репарации ДНК или апоптоза (регулируемой гибели) клетки. Запускают реализацию этих процессов специальные механизмы, дозорные генома, которые называются сверочные точки (чекпойнты) повреждений. Хотя их всего четыре и их функции зависят от цикла клетки, но они работают в абсолютно каждом цикле и в каждой клетке организма! 

Если клетка проходит контрольную точку, то она продолжает идти по клеточному циклу. В противном случае, клетка останавливается, и следующая фаза цикла не наступает до тех пор, пока не будут устранены препятствия, не позволявшие клетке пройти через контрольный пункт. Если же клетка утрачивает способность восстанавливаться, она вступает в митоз с нерепарированной молекулой ДНК, что ведет к быстрой гибели клетки. Любые нарушения контроля приводят к снижению генетической стабильности и повышению чувствительности к ДНК-тропным агентам. Доказано, что дефекты checkpoint контроля играют важную роль в канцерогенезе. Не зря так много сообщений о том, что за эти полгода в странах, ведущих статистику по побочкам от вакцин, произошел резкий скачок уровня раковых заболеваний. Не справляется наша система с этой вакцинной нагрузкой, это же очевидно.  

не зря производитель генной бомбы Харитонин открывает онкоцентры по всей России. и он не просто догадывается, он знает.  

Существует как минимум четыре контрольных точки клеточного цикла. Механизмы, лежащие в основе остановки и индукции транскрипции в результате повреждения ДНК у эукариот более ли менее изучены. В результате ареста у клетки появляется дополнительное время для репарации повреждений ДНК. 

Прямая репарация — наиболее простой путь устранения

Индуцируемая репарация основана на включении дополнительных репарирующих генов в ответ на очень сильное повреждение ДНК, угрожающее жизни клетки; сюда относится формирование SOS ответов и адаптивных ответов. 

а) SOS-репарация - запускается в клетке при наличии сигнала бедствия - появления свободных фрагментов полинуклеотидной цепи, что указывает на серьезные повреждения ДНК. При этом клетка пытается восстановить структуру ДНК, невзирая на степень ее повреждения. Достигается это снижением 3’-5’ - корректорской функции ДНК-полимеразы, что помогает быстро, но не всегда безошибочно восстанавливать структуру. 

б) постадаптационная репарация - механизм до конца не известен; впервые описана при исследовании культуры лимфоцитов, которые обладают повышенной чувствительностью к воздействию ионизирующих излучений: после предварительного облучения культуры лимфоцитов при суммарной дозе около 30 сГр с низкой интенсивностью в течение 4 часов развивалась повышенная устойчивость к повреждению ДНК, длившаяся около 66 часов (3 клеточных цикла).

III Механизмы репарации генетических повреждений и генетические ножницы

Эта очень сложная и дублированная система защиты генетической информации клетки суть основа обеспечения надежности всех биологических систем. Большинство одиночных разрывов репарируются даже в летально облученных клетках и не являются причиной, определяющей гибель клетки. Однако нерепарированные одиночные разрывы могут в последующем привести к образованию двойных разрывов, плохо поддающихся восстановлению. В результате ошибок репликации ДНК, а также процессов репарации и рекомбинации могут появляться мутации. Скорость мутирования возрастает в присутствии химических мутагенов, под влиянием физических воздействий, таких, как, например, воздействие ультрафиолетовым излучением и рентгеновскими лучами, а также при включении вирусной ДНК в хромосомы. 

В случае с введением в организмы большого количества людей чужеродного гена вируса с неизвестной кластерной или мутагенной активностью (и не одного, а под синей или красной крышечкой) вполне может иметь катастрофические последствия для самого вида хомо сапиенс, ведь это не спонтанное или частное изменение пары-тройки индивидуальных генов вне ооцитов. Всей картины и ее масштабов в условиях массированного воздействия высоких доз на фоне разбалансировки защитных и детоксицирующих систем организмов мы себе не представляем. Если учесть, что уже озвучены планы по введению доз генных препаратов в организм предпубертатного периода, то становится страшно даже от небольшой вероятности увеличения суммарной доли ооцитов с численными нарушениями хромосом. Что может произойти: изменение числа хромосом, изменение расположения и порядка генов на хромосомах,  изменение конкретных индивидуальных генов.

В предыдущих статьях я неоднократно описывала, как генетические ножницы CRISPR-Cas9 разрезают спираль ДНК по обеим цепям. Совершенно очевидно, что такое серьезнейшее повреждение ДНК активирует сразу две системы репарации ДНК: прямую и эксцизионную. Однако, система гомологичной рекомбинации, которая восстанавливает целостность ДНК, используя в качестве образца неповреждённую последовательность, максимально похожую на повреждённую, сильно тормозится в связи с введением в тело больших доз белков шипа вируса, блокирующих репарацию ДНК на корню. Исследование in-vitro, проведенное в Швеции, показало, что шиповый белок вируса SARS-CoV-2 проникает в ядро клетки и нарушает репарацию ДНК. «Механистически мы обнаружили, что спайковый (шиповый) белок локализуется в ядре и ингибирует репарацию повреждений ДНК, препятствуя привлечению ключевых белков репарации ДНК BRCA1 и 53BP1 к месту повреждения».  

При этом интересанты могут подсунуть - и на то уже имеются все технические возможности - клетке в качестве шаблона нужную им, отредактированную последовательность, и она восстановит разорванный участок так, как это нужно им. Но тут ещё ничего не заканчивается. Параллельно пойдёт процесс негомологичного соединения концов (NHEJ), результат которого предсказать человеку не по силам. Края разорванной ДНК могут соединиться друг с другом случайным образом или объединиться никак не связанные друг с другом куски ДНК, что приведёт к перетасовке фрагментов ДНК между хромосомами. Конечно, тут клетку можно понять — двуцепочечный разрыв ДНК — дело серьёзное, и нужно срочно принимать самые жесткие меры, которые всегда есть у выверенной до последнего электрона системы. Однонитевой отжиг по прямым повторам обычно справляется. Однако в конце этого ноября бравая команда гарвардских исследователей заявила, что их многолетняя (!) работа увенчалась успехом и они таки создали редактор азотистых оснований, меняющий пару А-Т на Г-Ц. 

справка: каждая из двух цепей спирали ДНК состоит из нуклеотидов. Всего этих оснований две пары: аденин (А) + тимин (Т), гуанин (Г) + цитозин (Ц).

Тут сам собой возникает вопрос: а с чего это исследователи взялись именно за эту нуклеотидную пару? Неужто потому, что химические особенности азотистых оснований делают особенно лёгким именно превращение цитозина в тимин, или же, потому что с таким инструментом появляется возможность с умным видом порулить процессом склейки концов днк? Или, может потому что цитозин для метилирования ДНК нужОн в огромных количествах?

продолжение следует. далее будет статья с ответом на вопрос, почему вирус обходит почти все антитела, и некоторыми рекомендациями своему сыну после вакцинации.