Hvad er epigenetik? Nøgler til at forstå det

Hvor vigtigt er DNA. Den genetiske kode er livets nøgle, som for mennesker gemmer de oplysninger, der gør det muligt for organismen at udvikle sig blandt de næsten 20.000 gener, der udgør genomet. Alle celler af samme krop har det samme DNA.

Så hvordan kan de handle anderledes? Snarere, hvordan gør man det neuron er det en neuron og ikke en hepatocyt, hvis de har det samme DNA? Svaret ligger i epigenetik.

• Relateret artikel: "Genetik og adfærd: bestemmer gener, hvordan vi handler?”

Hvad er epigenetik?

Selvom deoxyribonukleinsyrekæden indeholder oplysningerne, er det ikke alt, da der er en vigtig komponent, der er miljøet. Her kommer udtrykket epigenetik, "om genetik" eller "ud over genetik."

Der er faktorer uden for den genetiske kode, der regulerer ekspressionen af ​​de forskellige gener, men altid med at holde DNA-sekvensen intakt. Det er en mekanisme, der har sin relevans: hvis alle generne var aktive på samme tid, ville det ikke være en god ting, som det er nødvendigt med en kontrol over udtrykket.

Udtrykket epigenetik blev opfundet af den skotske genetiker Conrad Hal Waddington i 1942 for at henvise til undersøgelse af forholdet mellem gener og miljø.

En simpel måde at forstå epigenese blev givet af en god ven med dette eksempel: ja vi tror, ​​at DNA er et bibliotek, gener er bøger, og genekspression er det bibliotekar. Men selve bibliotekerne, støvet, bogreolerne, ilden... alt, hvad der forhindrer eller hjælper bibliotekaren med at få adgang til bøger, ville være epigenetik.

Sandheden er, at det menneskelige genom består af mere end 20.000 gener, men disse er ikke altid aktive på samme tid. Afhængigt af hvilken celletype det er, på hvilket udviklingsstadium organismen er eller endda selve miljøet, hvor den enkelte bor, vil der være nogle aktive gener og andre ikke. Tilstedeværelsen af ​​en gruppe proteiner, der er ansvarlig for at kontrollere genekspression uden ændre DNA-sekvensen, dvs. uden at forårsage mutationer eller translokationer, for eksempel tillad dette.

Kendskab til epigenomet

Begrebet epigenom blev født som en konsekvens af udseendet af epigenetik, og det er intet andet end alle de komponenter, der er en del af denne regulering af genekspression.

I modsætning til genomet, som forbliver stabilt og uændret fra fødsel til alderdom (eller sådan skal det være), er epigenomet dynamisk og variabelt. I hele udviklingen ændrer det sig, kan blive påvirket af miljøet, og det er ikke det samme alt efter celletypen. For at sætte en miljøeffekt er det set, at forbrugende tobak det har en negativ indvirkning på epigenomet, hvilket favoriserer udseendet af kræft.

Inden du fortsætter, anbefales en kort gennemgang af genetik for at forstå formålet med DNA. Den genetiske kode indeholder gener, men af ​​den grund vil dette ikke have nogen konsekvenser. Generelt er det nødvendigt, at et proteinkompleks kaldes RNA-polymerase "læser" dette gen og transkriberer det til en anden type nukleinsyrekæde kaldet "messenger RNA" (mRNA), som kun består af det genlæsede genfragment.

Det er nødvendigt, at dette opnåede RNA oversættes til det endelige produkt, som ikke er andet end et protein, dannet af et andet molekylært kompleks kendt som ribosom, som syntetiserer protein fra mRNA. At være klar over, hvordan det fungerer, Jeg fortsætter.

Epigenetiske mekanismer

DNA er en meget stor struktur, som for mennesker er næsten to meter lang, meget større end diameteren på en hvilken som helst celle.

Naturen er klog og fandt en metode til drastisk at reducere størrelsen og pakke den inde i cellekernen: takket være strukturelle proteiner kaldet "histoner", som er grupperet i grupper på otte til dannelse af nukleosomet, understøtter DNA-strengen til at vikle sig omkring den og lette foldning.

DNA-streng er ikke helt komprimeret, hvilket efterlader dele friere for cellen til at udføre sine funktioner. Sandheden er, at foldning gør det vanskeligt for RNA-polymerase at læse gener, hvorfor det ikke altid foldes på samme måde i forskellige celler. Ved ikke at give adgang til RNA-polymerase er det allerede udøve kontrol over genekspression uden at ændre sekvensen.

Det ville være meget simpelt, hvis det kun var dette, men epigenomet bruger også kemiske markører. Den bedst kendte er DNA-methylering, som består af binding af en methylgruppe (-CH3) til deoxyribonukleinsyre. Afhængigt af dets placering kan dette mærke både stimulere læsningen af ​​et gen og forhindre det i at blive nået af RNA-polymerase.

Er epigenomet nedarvet?

Genomet, som er uforanderligt, nedarves af hver af forældrene til et individ. Men sker det samme med epigenomet? Dette spørgsmål har medført en masse kontroverser og tvivl.

Husk, at i modsætning til den genetiske kode er epigenomet dynamisk. Der er videnskabelige grupper, der er overbeviste om, at det også nedarves, og det mest anvendte eksempel er a tilfælde af en landsby i Sverige, hvor børnebørnene til bedsteforældre, der oplevede hungersnød, lever længere, som om det var en konsekvens af epigenetik.

Hovedproblemet med disse typer undersøgelser er, at de ikke beskriver processen, men kun er formodninger uden en demonstration, der løser tvivlen.

Hvad angår dem, der mener, at epigenomet ikke er arvet, er de baseret på en undersøgelse, der afslører en familie af gener, hvis hovedfunktion er genstart epigenomet i zygoten. Den samme undersøgelse gør det imidlertid klart, at epigenomet ikke genstarter fuldstændigt, men at 5% af gener flygter fra denne proces og efterlader en lille dør åben.

Betydningen af ​​epigenetik

Vigtigheden, der lægges på studiet af epigenetik, er, at det kan være vejen til undersøge og forstå livsprocesser Som den aldring, mentale processer eller stamceller.

Det felt, hvor flere resultater opnås, er forståelsen af ​​biologien i Kræft, på udkig efter mål til at generere nye lægemiddelterapier for at bekæmpe denne sygdom.

Aldring

Som nævnt tidligere i teksten ændres epigenomet i hver celle i henhold til det udviklingsstadium, hvor personen er.

Undersøgelser har bevist dette. For eksempel er det blevet observeret, at genomet varierer i den menneskelige hjerne fra fødsel til modenhed, mens den i voksenalderen indtil langt ind i alderdommen forbliver stabil. Under aldring er der ændringer igen, men denne gang nede i stedet for op.

Til denne undersøgelse fokuserede de på DNA-methyleringer, idet de så, at der blev genereret mere i ungdomsårene og faldt i alderdommen. I dette tilfælde, manglende methylering hindrer arbejdet med RNA-polymerase, hvilket fører til et fald i neuronernes effektivitet.

Som en applikation til forståelse af aldring er der en undersøgelse, der gør brug af DNA-methyleringsmønstre i blodceller som indikatorer for biologisk alder. Nogle gange falder den kronologiske alder ikke sammen med den biologiske alder, og med brugen af ​​dette mønster er det muligt at kende patientens sundhedsstatus og dødelighed på en mere konkret måde.

Kræft og patologier

Kræft består af en celle, der af en eller anden grund ophører med at være specialiseret i dets oprindelsesvæv og begynder at opføre sig som om det var en udifferentieret celle uden at begrænse dens spredning eller fortrænge andre væv.

Logisk er det normalt at tro, at ændringer i epigenomet kan få en celle til at blive kræft ved at påvirke genekspression.

I DNA er der gener kendt som "kræftundertrykkere"; dets eget navn angiver, hvad dets funktion er. I nogle tilfælde af kræft er det set, at disse gener er methyleret på en sådan måde, at de inaktiverer genet.

Det søger i øjeblikket at undersøge, om epigenetik påvirker andre typer patologier. Der er tegn på, at det også er involveret i åreforkalkning og nogle typer psykisk sygdom.

Medicinske applikationer

Lægemiddelindustrien satser på epigenomet, hvilket takket være dets dynamik er et gennemførligt mål for fremtidige behandlinger. De bliver allerede omsat i praksis behandlinger for nogle typer kræft, hovedsageligt i leukæmier og lymfomer, hvor lægemidlet er målrettet mod DNA-methylering.

Det skal bemærkes, at dette er effektivt, så længe kræftens oprindelse er epigenetisk og ikke en anden, såsom en mutation.

Den største udfordring er imidlertid at indhente al information om det humane epigenom ved at sekvensere det humane genom. Med bredere viden i fremtiden mere personlige behandlinger kunne udtænkes og individualiseret, for at være i stand til at kende behovene til cellerne i det beskadigede område i en specifik patient.

Videnskab har brug for mere tid

Epigenetik er et ret nyt forskningsfelt, og der er behov for yderligere undersøgelse for at forstå emnet yderligere.

Hvad der skal være klart er, at epigenetik består af regler for genekspression de ændrer ikke DNA-sekvensen. Det er ikke ualmindeligt at finde forkerte omtaler af epigenetik i tilfælde af f.eks. Mutationer.