Η σύγχρονη επιστήμη έχει στρέψει το ενδιαφέρον της στην κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που οδηγούν στην παχυσαρκία, αναζητώντας λύσεις που δεν περιορίζονται απλώς στη μείωση της πρόσληψης τροφής. Σε αυτό το πλαίσιο, ερευνητές από το Τμήμα Βιολογικών Επιστημών του Ινστιτούτου KAIST, υπό την καθοδήγηση της καθηγήτριας Jiyoung Park, εντόπισαν έναν κρίσιμο «διακόπτη» στο DNA μας, ο οποίος ελέγχει πότε και πόσο γρήγορα δημιουργούνται τα λιποκύτταρα.
Η μελέτη αποκαλύπτει πώς συγκεκριμένες επιγενετικές αλλαγές μπορούν να επιταχύνουν ή να φρενάρουν την αδιπογένεση, δηλαδή τη διαδικασία μετατροπής των προ-λιποκυττάρων σε ώριμα κύτταρα αποθήκευσης λίπους.
Η «αρχιτεκτονική» του λίπους
Το κλειδί της ανακάλυψης βρίσκεται στη χρωματίνη, το συμπλέγμα DNA και πρωτεϊνών που βρίσκεται στον πυρήνα των κυττάρων μας. Η δομή της χρωματίνης καθορίζει ποια γονίδια θα εκφραστούν και ποια θα παραμείνουν ανενεργά. Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι κατά τη διάρκεια της δημιουργίας λιποκυττάρων, η τρισδιάστατη δομή της χρωματίνης αλλάζει δραματικά.
Συγκεκριμένα, εστίασαν σε μια χημική τροποποίηση γνωστών ιστονών (πρωτεΐνες που πακετάρουν το DNA), η οποία ονομάζεται μεθυλίωση H3K4me3. Αυτή η «ετικέτα» λειτουργεί ως σήμα εκκίνησης για την ενεργοποίηση συγκεκριμένων γονιδίων που σχετίζονται με την παχυσαρκία.
Ο κρυφός ρόλος ενός «φυτικού» ενζύμου
Το πιο εντυπωσιακό στοιχείο της έρευνας είναι η ταυτοποίηση του γονιδίου που ενεργοποιείται από αυτόν τον επιγενετικό μηχανισμό. Πρόκειται για το γονίδιο που κωδικοποιεί το ένζυμο συνθάση της διγαλακτοσυλοδιακυλογλυκερόλης (DGDGS). Μέχρι πρότινος, οι επιστήμονες πίστευαν ότι το ένζυμο αυτό και το προϊόν του (το λιπίδιο DGDG) σχετίζονταν αποκλειστικά με τη φωτοσύνθεση στα φυτά και τους χλωροπλάστες.
Ωστόσο, η ομάδα του KAIST απέδειξε ότι το ένζυμο αυτό υπάρχει και στον άνθρωπο, παίζοντας καθοριστικό ρόλο στο μεταβολισμό. Η ανάλυση έδειξε ότι στα λιποκύτταρα ατόμων με παχυσαρκία, τα επίπεδα του ενζύμου DGDGS είναι ασυνήθιστα υψηλά. Η παρουσία του συγκεκριμένου λιπιδίου φαίνεται πως ενεργοποιεί έναν άλλο γνωστό κυτταρικό ρυθμιστή, το πρωτεϊνικό σύμπλοκο mTORC1, το οποίο δίνει την εντολή στο κύτταρο να αναπτυχθεί και να αποθηκεύσει ενέργεια.
Με απλά λόγια, η επιγενετική τροποποίηση H3K4me3 ανοίγει τον δρόμο για την παραγωγή του DGDGS, το οποίο με τη σειρά του «ξεκλειδώνει» τη διαδικασία δημιουργίας νέου λίπους.
Μπλοκάροντας την παραγωγή λίπους στην πηγή
Για να επιβεβαιώσουν τη θεωρία τους, οι ερευνητές προχώρησαν σε πειράματα όπου ανέστειλαν τη λειτουργία του ενζύμου DGDGS. Τα αποτελέσματα ήταν σαφή: όταν το ένζυμο δεν λειτουργούσε, η παραγωγή του λιπιδίου DGDG σταματούσε και, κατά συνέπεια, η δραστηριότητα του mTORC1 μειωνόταν. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τα προ-λιποκύτταρα να μην εξελίσσονται σε ώριμα λιποκύτταρα, ακόμη και υπό συνθήκες που ευνοούν την παχυσαρκία.
Η Jiyung Shin, υποψήφια διδάκτωρ και πρώτη συγγραφέας της μελέτης, εξήγησε πως η ρύθμιση αυτού του ενζύμου θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για μια εντελώς νέα κατηγορία φαρμάκων. Αντί να προσπαθούμε να ελέγξουμε την όρεξη μέσω ορμονών, θα μπορούσαμε να παρέμβουμε στον μηχανισμό που επιτρέπει στο σώμα να χτίζει λιπώδη ιστό.
Νέοι ορίζοντες στη θεραπεία της παχυσαρκίας
Η σημασία της ανακάλυψης έγκειται στην αλλαγή παραδειγματος. Τα περισσότερα φάρμακα για την παχυσαρκία σήμερα στοχεύουν στον εγκέφαλο και το αίσθημα κορεσμού. Η προσέγγιση του KAIST στοχεύει απευθείας στη βιολογία του λιποκυττάρου.
Επιπλέον, η κατανόηση του πώς η τρισδιάστατη δομή της χρωματίνης επηρεάζει την ασθένεια προσφέρει νέα δεδομένα για την επιγενετική. Δεν είναι μόνο τα γονίδια που κληρονομούμε που καθορίζουν το βάρος μας, αλλά και το πώς αυτά τα γονίδια «διαβάζονται» ή αποσιωπώνται από το κύτταρο.
Η καθηγήτρια Jiyoung Park τόνισε ότι η μελέτη αυτή εξηγεί τον μηχανισμό με τον οποίο η παχυσαρκία μπορεί να ρυθμιστεί σε γονιδιακό επίπεδο, υπογραμμίζοντας πως η στόχευση του ενζύμου DGDGS ανοίγει νέους δρόμους. Εάν μπορέσουμε να δημιουργήσουμε αναστολείς για το συγκεκριμένο ένζυμο, ίσως καταφέρουμε να μειώσουμε τον σχηματισμό λίπους σε άτομα με μεταβολικά νοσήματα, χωρίς τις παρενέργειες που συνοδεύουν τις συστηματικές θεραπείες.
Η έρευνα βρίσκεται ακόμη σε εργαστηριακό στάδιο, αλλά η ταυτοποίηση ενός τόσο συγκεκριμένου στόχου (του άξονα H3K4me3 - DGDGS - mTORC1) δίνει ελπίδες για πιο αποτελεσματικές λύσεις στο μέλλον. Καθώς η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα αναζητά απαντήσεις στην επιδημία της παχυσαρκίας, η ματιά στα «σωθικά» του κυττάρου και στους μικροσκοπικούς διακόπτες του DNA φαίνεται πως είναι η επόμενη μεγάλη πρόκληση.
