ما هو علم التخلق؟ مفاتيح لفهمها

ما مدى أهمية الحمض النووي. الكود الجيني هو العمود الفقري للحياة، والتي في حالة البشر تخزن المعلومات التي تسمح للكائن الحي بالتطور بين ما يقرب من 20 ألف جين يتكون منها الجينوم. الجميع الخلايا من نفس الجسم لديهم نفس الحمض النووي.

فكيف يمكن أن يتصرفوا بشكل مختلف؟ بدلا من ذلك ، كيف واحد الخلايا العصبية هل هي خلية عصبية وليست خلية كبدية ، إذا كان لديهم نفس الحمض النووي؟ الجواب يكمن في علم التخلق.

• مقالات لها صلة: "علم الوراثة والسلوك: هل تحدد الجينات كيف نتصرف؟”

ما هو علم التخلق؟

على الرغم من أنها تحتوي على المعلومات ، إلا أن سلسلة الحمض النووي الريبي ليس كل شيء ، نظرًا لوجود مكون مهم وهو البيئة. هنا يأتي مصطلح علم التخلق ، "حول علم الوراثة" أو "بالإضافة إلى علم الوراثة".

هناك عوامل خارجية للشفرة الجينية التي تنظم التعبير عن الجينات المختلفة ، مع الحفاظ دائمًا على تسلسل الحمض النووي سليمًا. إنها آلية لها أهميتها: إذا كانت جميع الجينات نشطة في نفس الوقت ، فلن يكون ذلك شيئًا جيدًا ، وهو أمر ضروري من أجل التحكم في التعبير.

صاغ عالم الوراثة الاسكتلندي كونراد هال وادينجتون مصطلح علم التخلق في عام 1942 للإشارة إلى دراسة العلاقة بين الجينات والبيئة.

أعطاني صديق جيد طريقة بسيطة لفهم تكوين التخلق مع هذا المثال: نعم نعتقد أن الحمض النووي عبارة عن مكتبة ، والجينات هي كتب ، والتعبير الجيني هو أمين المكتبة. لكن المكتبات نفسها ، والغبار ، وأرفف الكتب ، والحرائق... كل ما يمنع أو يساعد أمين المكتبة على الوصول إلى الكتب سيكون من علم التخلق.

الحقيقة هي أن يتكون الجينوم البشري من أكثر من 20000 جين، ولكنها ليست نشطة دائمًا في نفس الوقت. اعتمادًا على نوع الخلية ، وفي أي مرحلة من مراحل تطور الكائن الحي أو حتى البيئة نفسها حيث يعيش الفرد ، سيكون هناك بعض الجينات النشطة والبعض الآخر لا. وجود مجموعة بروتينات مسئولة عن التحكم في التعبير الجيني بدونها تعديل تسلسل الحمض النووي ، أي دون التسبب في حدوث طفرات أو انتقالات ، على سبيل المثال ، اسمح بهذه.

معرفة الإبيجينوم

وُلد مفهوم الإبيجينوم كنتيجة لظهور علم التخلق ، وهو ليس أكثر من جميع المكونات التي تشكل جزءًا من هذا التنظيم للتعبير الجيني.

على عكس الجينوم ، الذي يظل ثابتًا ولا يتغير من الولادة إلى الشيخوخة (أو هكذا ينبغي أن يكون) ، فإن الإيبيجينوم ديناميكي ومتغير. خلال التطوير يتغير ، يمكن أن تتأثر بالبيئة، وهي تختلف حسب نوع الخلية. لوضع تأثير بيئي ، فقد رأينا أنه مستهلك تبغ له تأثير سلبي على الإيبيجينوم مما يساعد على ظهور السرطان.

قبل المتابعة ، يُنصح بإجراء مراجعة موجزة لعلم الوراثة لفهم الغرض من الحمض النووي. تحتوي الشفرة الجينية على جينات ، ولكن لهذا السبب بالذات لن يكون لذلك أي عواقب. بشكل عام ، من الضروري أن يسمى مركب بروتيني إن بوليميراز الحمض النووي الريبي "يقرأ" هذا الجين وينسخه إلى نوع آخر من سلسلة الحمض النووي يسمى "messenger RNA" (mRNA) ، والذي يتكون فقط من جزء الجين المقروء.

من الضروري أن يتم ترجمة هذا الحمض النووي الريبي الذي تم الحصول عليه إلى المنتج النهائي ، وهو بروتين يتكون من منتج آخر مركب جزيئي يعرف باسم الريبوسوم ، والذي يصنع البروتين من الرنا المرسال. أن تكون واضحًا بشأن كيفية عملها ، أنا أكمل.

آليات الوراثة اللاجينية

الحمض النووي هو هيكل كبير جدًا ، يبلغ طوله في حالة البشر مترين تقريبًا ، وهو أكبر بكثير من قطر أي خلية.

الطبيعة حكيمة ووجدت طريقة لتقليل الحجم بشكل كبير وتعبئته داخل نواة الخلية: بفضل بروتينات هيكلية تسمى "الهستونات"، والتي يتم تجميعها في مجموعات من ثمانية لتشكيل الجسيم النووي ، وتدعم حبلا DNA للالتفاف حولها وتسهيل الطي

لا يتم ضغط خيوط الحمض النووي تمامًا ، مما يترك الأجزاء أكثر حرية للخلية للقيام بوظائفها. الحقيقة هي أن الطي يجعل من الصعب على بوليميراز الحمض النووي الريبي قراءة الجينات ، ولهذا السبب لا يتم طيها دائمًا بنفس الطريقة في الخلايا المختلفة. من خلال عدم السماح بالوصول إلى بوليميراز الحمض النووي الريبي ، فهو بالفعل ممارسة السيطرة على التعبير الجيني دون تعديل التسلسل.

سيكون الأمر بسيطًا جدًا لو كان هذا فقط ، لكن الإبيجينوم يستخدم أيضًا علامات كيميائية. أشهرها هو مثيلة الحمض النووي ، والتي تتكون من ارتباط مجموعة ميثيل (-CH3) بحمض ديوكسي ريبونوكلييك. يمكن لهذه العلامة ، اعتمادًا على موضعها ، أن تحفز قراءة الجين وتمنعه ​​من الوصول إليه بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي.

هل الإبيجينوم موروث؟

الجينوم الثابت وراثي لكل من والدي الفرد. ولكن ، هل يحدث نفس الشيء مع الإبيجينوم؟ لقد أثارت هذه القضية الكثير من الجدل والشكوك.

تذكر أنه على عكس الشفرة الجينية ، فإن الإيبيجينوم ديناميكي. هناك مجموعات علمية مقتنعة بأنها موروثة أيضًا ، والمثال الأكثر استخدامًا هو حالة قرية في السويد حيث يعيش أحفاد الأجداد الذين عانوا من المجاعة لفترة أطول ، كما لو كانت نتيجة علم التخلق.

تكمن المشكلة الرئيسية في هذه الأنواع من الدراسات في أنها لا تصف العملية ، ولكنها مجرد تخمينات دون إثبات يحل الشك.

أما بالنسبة لأولئك الذين يعتقدون أن الإيبيجينوم ليس وراثيًا ، فهم يعتمدون على دراسة تكشف عن عائلة من الجينات وظيفتها الأساسية إعادة تشغيل epigenome في البيضة الملقحة. ومع ذلك ، أوضحت نفس الدراسة أن الإيبيجينوم لا يعاد تشغيله بالكامل ، لكن 5٪ من الجينات تفلت من هذه العملية ، تاركة بابًا صغيرًا مفتوحًا.

أهمية علم التخلق

الأهمية التي تُعطى لدراسة علم التخلق هو أنه قد يكون السبيل إلى ذلك التحقيق وفهم عمليات الحياة مثل شيخوخةأو العمليات العقلية أو الخلايا الجذعية.

المجال الذي يتم فيه الحصول على المزيد من النتائج هو فهم بيولوجيا سرطان، تبحث عن أهداف لتوليد جديدة العلاجات الدوائية لمحاربة هذا المرض.

شيخوخة

كما ذكرنا سابقًا في النص ، يتغير الإبيجينوم في كل خلية وفقًا لمرحلة التطور التي يكون فيها الشخص.

لقد أثبتت الدراسات ذلك. على سبيل المثال ، لقد لوحظ أن يختلف الجينوم في دماغ الإنسان من الولادة إلى النضج ، بينما في مرحلة البلوغ وحتى الشيخوخة ، تظل مستقرة. أثناء الشيخوخة ، هناك تغييرات مرة أخرى ، ولكن هذه المرة إلى أسفل بدلاً من أعلى.

في هذه الدراسة ، ركزوا على ميثيل الحمض النووي ، حيث رأوا أن المزيد يتولد خلال فترة المراهقة وينخفض ​​في الشيخوخة. في هذه الحالة، نقص الميثيل يعيق عمل بوليميراز الحمض النووي الريبيمما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الخلايا العصبية.

كتطبيق لفهم الشيخوخة ، هناك دراسة تستخدم أنماط مثيلة الحمض النووي في خلايا سلالة الدم كمؤشرات على العمر البيولوجي. في بعض الأحيان ، لا يتطابق العمر الزمني مع العمر البيولوجي ، وباستخدام هذا النمط يمكن معرفة الحالة الصحية ووفيات المريض بطريقة أكثر واقعية.

السرطان والأمراض

سرطان يتكون من خلية تتوقف لسبب ما عن التخصص في نسيجها الأصلي وتبدأ في ذلك تتصرف كما لو كانت خلية غير متمايزة ، دون الحد من انتشارها أو إزاحة الآخرين مناديل.

منطقيا ، من الطبيعي أن نعتقد أن التغييرات في الإبيجينوم يمكن أن يتسبب في أن تصبح الخلية سرطانية من خلال التأثير على التعبير الجيني.

يوجد في الحمض النووي الجينات المعروفة باسم "مثبطات السرطان"; يشير اسمها الخاص إلى وظيفتها. حسنًا ، في بعض حالات السرطان ، لوحظ أن هذه الجينات يتم ميثليتها بطريقة تؤدي إلى تعطيل الجين.

وهي تسعى حاليًا إلى دراسة ما إذا كانت الوراثة اللاجينية تؤثر على أنواع أخرى من الأمراض. هناك أدلة تشير إلى أنه متورط أيضًا في تصلب الشرايين وبعض أنواع الأمراض العقلية.

تطبيقات طبية

تركز صناعة المستحضرات الصيدلانية على الإيبيجينوم ، والذي بفضل ديناميكيته يعد هدفًا ممكنًا للعلاجات المستقبلية. يتم بالفعل وضعها موضع التنفيذ علاجات لبعض أنواع السرطان، بشكل رئيسي في اللوكيميا والأورام اللمفاوية ، حيث يستهدف الدواء مثيلة الحمض النووي.

وتجدر الإشارة إلى أن هذا الأمر فعال طالما أن أصل السرطان وراثي لا جيني وليس آخر مثل الطفرة.

ومع ذلك ، فإن التحدي الأكبر هو الحصول على جميع المعلومات حول الإبيجينوم البشري ، عن طريق تسلسل الجينوم البشري. بمعرفة أوسع في المستقبل يمكن ابتكار علاجات أكثر تخصيصًا وفردية ، لتكون قادرة على معرفة احتياجات خلايا المنطقة المتضررة في مريض معين.

العلم يحتاج إلى مزيد من الوقت

علم التخلق هو مجال بحث حديث إلى حد ما وهناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لفهم الموضوع بشكل أكبر.

ما يجب أن يكون واضحًا هو أن علم التخلق يتكون من لوائح التعبير الجيني لا يقومون بتعديل تسلسل الحمض النووي. ليس من غير المألوف العثور على إشارات خاطئة لعلم التخلق في حالات الطفرات ، على سبيل المثال.