Какво е епигенетика? Ключове за разбирането му

Колко важна е ДНК. Генетичният код е връзката на живота, който в случая с хората съхранява информацията, която позволява на организма да се развива сред близо 20 000 гена, съставляващи генома. всичко клетки на едно и също тяло имат една и съща ДНК.

И така, как могат да действат по различен начин? По-скоро как се прави неврон неврон ли е, а не хепатоцит, ако имат една и съща ДНК? Отговорът се крие в епигенетиката.

• Свързана статия: "Генетика и поведение: Гените решават ли как да действаме?”

Какво е епигенетика?

Въпреки че съдържа информацията, веригата на дезоксирибонуклеиновата киселина не е всичко, тъй като има важен компонент, който е околната среда. Тук идва терминът епигенетика, „за генетиката“ или „в допълнение към генетиката“.

Има фактори, външни за генетичния код, които регулират експресията на различните гени, но винаги запазвайки ДНК последователността непокътната. Това е механизъм, който има своето значение: ако всички гени са били активни едновременно, това не би било нещо добро, за което е необходим контрол върху експресията.

Терминът епигенетика е измислен от шотландския генетик Конрад Хал Уадингтън през 1942 г., за да се отнесе към изследване на връзката между гените и околната среда.

Един лесен начин да разбера епигенезата ми беше даден от добър приятел с този пример: да ние смятаме, че ДНК е библиотека, гените са книги, а генната експресия е библиотекар. Но самите библиотеки, прахът, лавиците, пожарите... всичко, което пречи или помага на библиотекаря да има достъп до книги, би било епигенетика.

Истината е, че човешкият геном се състои от повече от 20 000 гена, но те не винаги са активни едновременно. В зависимост от вида на клетката, на какъв етап от развитието е организмът или дори самата среда, в която индивидът живее, ще има някои активни гени, а други не. Наличието на група протеини, която е отговорна за контрола на генната експресия без модифицират ДНК последователността, т.е. без да причиняват мутации или транслокации, например, позволете това.

Познавайки епигенома

Концепцията за епигеном се ражда като последица от появата на епигенетика и тя не е нищо повече от всички компоненти, които са част от тази регулация на генната експресия.

За разлика от генома, който остава стабилен и непроменен от раждането до напреднала възраст (или поне така трябва да бъде), епигеномът е динамичен и променлив. По време на развитието се променя, могат да бъдат засегнати от околната средаи не е еднакво според типа клетка. За да се постигне екологичен ефект, се вижда, че консумира тютюн има отрицателно въздействие върху епигенома, което благоприятства появата на рак.

Преди да продължите, препоръчителен е кратък преглед на генетиката, за да разберете целта на ДНК. Генетичният код съдържа гени, но точно поради тази причина това няма да има последствия. Като цяло е необходимо протеинов комплекс, наречен РНК полимеразата „чете“ този ген и го транскрибира към друг тип верига на нуклеинови киселини, наречена "пратеник РНК" (mRNA), който се състои само от прочетения фрагмент на гена.

Необходимо е тази получена РНК да се трансформира в крайния продукт, който е не друг, а протеин, образуван от друг молекулярен комплекс, известен като рибозома, който синтезира протеин от иРНК. Ясно как работи, Аз продължавам.

Епигенетични механизми

ДНК е много голяма структура, която при хората е дълга почти два метра, много по-голяма от диаметъра на която и да е клетка.

Природата е мъдра и е намерила метод за драстично намаляване на размера и опаковането му в клетъчното ядро: благодарение на структурни протеини, наречени "хистони", които са групирани в групи по осем, за да образуват нуклеозомата, поддържат ДНК веригата, за да я увият и улесняват сгъването.

ДНК веригата не е напълно уплътнена, оставяйки части по-свободни за клетката да изпълнява функциите си. Истината е, че сгъването затруднява РНК полимеразата да чете гени, поради което не винаги се сгъва по един и същи начин в различни клетки. Като не позволява достъп до РНК полимераза, това вече е така упражняване на контрол върху генната експресия без да променя последователността.

Би било много просто, ако беше само това, но епигеномът също използва химически маркери. Най-известното е ДНК метилирането, което се състои от свързването на метилова група (-СН3) с дезоксирибонуклеинова киселина. Този знак, в зависимост от неговото разположение, може както да стимулира четенето на ген, така и да предотврати достигането му до РНК полимераза.

Наследен ли е епигеномът?

Геномът, който е неизменен, се наследява на всеки от родителите на дадено лице. Но същото ли се случва с епигенома? Този въпрос породи много противоречия и съмнения.

Не забравяйте, че за разлика от генетичния код, епигеномът е динамичен. Има научни групи, които са убедени, че то също е наследено и най-често използваният пример, който те излагат е a случай на село в Швеция, където внуците на бабите и дядовците, претърпели глад, живеят по-дълго, сякаш това е следствие от епигенетика.

Основният проблем при този тип изследвания е, че те не описват процеса, а са само предположения без демонстрация, която разрешава съмнението.

Що се отнася до онези, които вярват, че епигеномът не се наследява, те се основават на проучване, което разкрива семейство гени, чиято основна функция е рестартирайте епигенома в зиготата. Същото проучване обаче ясно показва, че епигеномът не се рестартира напълно, но че 5% от гените избягват от този процес, оставяйки малка врата отворена.

Значението на епигенетиката

Значението, което се отдава на изучаването на епигенетиката, е, че то може да е пътят към разследват и разбират жизнените процеси Като стареене, психични процеси или стволови клетки.

Полето, в което се получават повече резултати, е разбирането на биологията на Рак, търси цели за генериране на нови лекарствени терапии за борба с тази болест.

Стареене

Както бе споменато по-рано в текста, епигеномът във всяка клетка се променя според етапа на развитие, в който се намира човекът.

Изследванията доказаха това. Например, беше забелязано, че геномът варира в човешкия мозък от раждането до зрялост, докато в зряла възраст до дълбока старост остава стабилен. По време на стареенето отново има промени, но този път надолу, вместо нагоре.

За това проучване те се фокусираха върху метилирането на ДНК, виждайки, че повече се генерират през юношеството и намаляват в напреднала възраст. В такъв случай, липсата на метилиране затруднява работата на РНК полимеразата, което води до намаляване на ефективността на невроните.

Като приложение за разбиране на стареенето има проучване, което използва моделите на метилиране на ДНК в клетките на кръвната линия като индикатори за биологична възраст. Понякога хронологичната възраст не съвпада с биологичната възраст и с използването на този модел е възможно да се знае по-конкретно здравословното състояние и смъртността на пациента.

Рак и патологии

Рак се състои от клетка, която по някаква причина престава да е специализирана в своята тъкан на произход и започва да дръжте се така, сякаш е недиференцирана клетка, без да ограничавате нейното разпространение или измествате другите носни кърпи.

Логично е нормално да мислим, че промените в епигенома може да доведе до рак на клетката чрез въздействие върху генната експресия.

В ДНК има гени, известни като "супресори на рака"; собственото му име показва неговата функция. Е, в някои случаи на рак се вижда, че тези гени са метилирани по такъв начин, че да инактивират гена.

В момента тя се стреми да проучи дали епигенетиката засяга други видове патологии. Има доказателства, които предполагат, че той също участва в артериосклероза и някои видове психични заболявания.

Медицински приложения

Фармацевтичната индустрия е насочена към епигенома, който благодарение на динамичността си е осъществима цел за бъдещи терапии. Те вече се прилагат на практика лечение на някои видове рак, главно при левкемии и лимфоми, където лекарството е насочено към метилиране на ДНК.

Трябва да се отбележи, че това е ефективно, стига произходът на рака да е епигенетичен, а не друг, като мутация.

Най-голямото предизвикателство обаче е получаването на цялата информация за човешкия епигеном, чрез секвениране на човешкия геном. С по-широки познания, в бъдеще могат да бъдат измислени по-персонализирани лечения и индивидуализиран, за да може да знае нуждите на клетките на увредената област при конкретен пациент.

Науката се нуждае от повече време

Епигенетиката е сравнително скорошна област на изследване и са необходими допълнителни изследвания, за да се разбере по-нататък темата.

Това, което трябва да е ясно, е епигенетиката се състои от регулации на генната експресия те не модифицират ДНК последователността. Не е необичайно да се намерят погрешни споменавания за епигенетика например в случаи на мутации.