Was ist Epigenetik? Schlüssel zum Verständnis

Wie wichtig ist DNA. Der genetische Code ist der Dreh- und Angelpunkt des Lebens, das im Falle des Menschen die Informationen speichert, die es dem Organismus ermöglichen, sich unter den fast 20.000 Genen, aus denen das Genom besteht, zu entwickeln. Alle Zellen des gleichen Körpers haben die gleiche DNA.

Wie können sie sich also anders verhalten? Wie geht man vielmehr Neuron ist es ein Neuron und kein Hepatozyten, wenn sie die gleiche DNA haben? Die Antwort liegt in der Epigenetik.

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Was ist Epigenetik?

Obwohl sie die Informationen enthält, ist die Desoxyribonukleinsäurekette nicht alles, da es eine wichtige Komponente ist, die die Umwelt ist. Hier kommt der Begriff Epigenetik, „über Genetik“ oder „zusätzlich zur Genetik“.

Es gibt Faktoren außerhalb des genetischen Codes, die regulieren die Expression der verschiedenen Gene, aber immer die DNA-Sequenz intakt zu halten. Es ist ein Mechanismus, der seine Relevanz hat: Wenn alle Gene gleichzeitig aktiv wären, wäre das keine gute Sache, für die eine Kontrolle über die Expression notwendig ist.

Der Begriff Epigenetik wurde 1942 von dem schottischen Genetiker Conrad Hal Waddington geprägt, um sich auf die Studium der Beziehung von Genen und Umwelt.

Eine einfache Möglichkeit, Epigenese zu verstehen, hat mir ein guter Freund mit diesem Beispiel gegeben: ja wir denken, dass DNA eine Bibliothek ist, Gene Bücher sind und Genexpression die Bibliothekar. Aber die Bibliotheken selbst, der Staub, die Bücherregale, die Brände... alles, was dem Bibliothekar den Zugang zu Büchern verhindert oder verhilft, wäre Epigenetik.

Die Wahrheit ist das Das menschliche Genom besteht aus mehr als 20.000 Genen, diese sind jedoch nicht immer gleichzeitig aktiv. Je nach Zelltyp, in welchem ​​Entwicklungsstadium sich der Organismus befindet oder sogar die Umgebung selbst, in der das Individuum lebt, gibt es einige aktive Gene und andere nicht. Das Vorhandensein einer Gruppe von Proteinen, die für die Kontrolle der Genexpression verantwortlich ist, ohne die DNA-Sequenz modifizieren, d. h. ohne Mutationen oder Translokationen zu verursachen, z. erlaube das.

Das Epigenom kennen

Das Konzept des Epigenoms wurde als Folge des Aufkommens der Epigenetik geboren, und es sind nichts anderes als alle Komponenten, die Teil dieser Regulation der Genexpression sind.

Im Gegensatz zum Genom, das von der Geburt bis ins hohe Alter stabil und unveränderlich bleibt (so sollte es zumindest sein), ist das Epigenom dynamisch und variabel. Im Laufe der Entwicklung ändert es sich, kann durch die Umwelt beeinflusst werden, und es ist nicht dasselbe je nach Zelltyp. Um einen Umwelteffekt auszudrücken, hat sich gezeigt, dass der Konsum Tabak es hat einen negativen Einfluss auf das Epigenom, was das Auftreten von Krebs begünstigt.

Bevor Sie fortfahren, ist ein kurzer Überblick über die Genetik ratsam, um den Zweck der DNA zu verstehen. Der genetische Code enthält Gene, aber gerade deshalb hätte dies keine Konsequenzen. Im Allgemeinen ist es notwendig, dass ein Proteinkomplex namens RNA-Polymerase "liest" dieses Gen und transkribiert es zu einer anderen Art von Nukleinsäurekette namens "Messenger-RNA" (mRNA), die nur aus dem gelesenen Genfragment besteht.

Es ist notwendig, dass diese erhaltene RNA in das Endprodukt übersetzt wird, das nichts anderes als ein Protein ist, das von einem anderen gebildet wird molekularer Komplex, bekannt als Ribosom, der Protein aus mRNA synthetisiert. Klarheit darüber, wie es funktioniert, Ich fahre fort.

Epigenetische Mechanismen

DNA ist eine sehr große Struktur, die beim Menschen fast zwei Meter lang ist, viel größer als der Durchmesser jeder Zelle.

Die Natur ist weise und hat eine Methode gefunden, die Größe drastisch zu reduzieren und in den Zellkern zu packen: dank Strukturproteine, die "Histone" genannt werden, die in Achtergruppen gruppiert sind, um das Nukleosom zu bilden, unterstützen den DNA-Strang, sich um ihn zu wickeln und erleichtern die Faltung.

Der DNA-Strang wird nicht vollständig verdichtet, wodurch Teile freier für die Zelle bleiben, um ihre Funktionen zu erfüllen. Die Wahrheit ist, dass die Faltung es der RNA-Polymerase erschwert, Gene zu lesen, weshalb sie in verschiedenen Zellen nicht immer gleich gefaltet ist. Indem der Zugang zur RNA-Polymerase verweigert wird, ist es bereits Kontrolle über die Genexpression ausüben ohne die Reihenfolge zu ändern.

Es wäre sehr einfach, wenn es nur das wäre, aber das Epigenom verwendet auch chemische Marker. Am bekanntesten ist die DNA-Methylierung, die aus der Anlagerung einer Methylgruppe (-CH3) an Desoxyribonukleinsäure besteht. Diese Markierung kann je nach Platzierung sowohl das Ablesen eines Gens stimulieren als auch verhindern, dass es von der RNA-Polymerase erreicht wird.

Wird das Epigenom vererbt?

Das unveränderliche Genom wird vererbt jedes Elternteils einer Person. Aber passiert das gleiche mit dem Epigenom? Dieses Thema hat viele Kontroversen und Zweifel mit sich gebracht.

Denken Sie daran, dass das Epigenom im Gegensatz zum genetischen Code dynamisch ist. Es gibt wissenschaftliche Gruppen, die davon überzeugt sind, dass es auch vererbt wird, und das am häufigsten verwendete Beispiel ist a Fall eines Dorfes in Schweden, in dem die Enkel von Großeltern, die Hungersnot erlebt haben, länger leben, als ob dies eine Folge der Epigenetik.

Das Hauptproblem bei solchen Studien besteht darin, dass sie den Prozess nicht beschreiben, sondern nur Vermutungen ohne Beweise sind, die den Zweifel ausräumen.

Diejenigen, die glauben, dass das Epigenom nicht vererbt wird, basieren auf einer Studie, die eine Familie von Genen aufdeckt, deren Hauptfunktion ist Neustart des Epigenoms in der Zygote. Dieselbe Studie macht jedoch deutlich, dass das Epigenom nicht vollständig neu startet, sondern dass 5 % der Gene diesem Prozess entkommen und eine kleine Tür offen lassen.

Die Bedeutung der Epigenetik

Die Bedeutung, die dem Studium der Epigenetik beigemessen wird, ist, dass es der Weg sein kann, Lebensprozesse untersuchen und verstehen Als die Altern, mentale Prozesse oder Stammzellen.

Das Gebiet, auf dem mehr Ergebnisse erzielt werden, liegt im Verständnis der Biologie des Krebs, auf der Suche nach Zielen, um neue zu generieren medikamentöse Therapien diese Krankheit zu bekämpfen.

Altern

Wie bereits im Text erwähnt, ändert sich das Epigenom in jeder Zelle entsprechend dem Entwicklungsstadium, in dem sich die Person befindet.

Studien haben dies bewiesen. Zum Beispiel wurde beobachtet, dass das Genom variiert im menschlichen Gehirn von der Geburt bis zur Reife, während sie im Erwachsenenalter bis weit ins hohe Alter stabil bleibt. Während des Alterns gibt es wieder Veränderungen, aber diesmal nach unten statt nach oben.

Für diese Studie konzentrierten sie sich auf DNA-Methylierungen, da sie während der Adoleszenz mehr gebildet wurden und im Alter abnahmen. In diesem Fall, fehlende Methylierung behindert die Arbeit der RNA-Polymerase, was zu einer Abnahme der Effizienz von Neuronen führt.

Als Anwendung zum Verständnis des Alterns gibt es eine Studie, die DNA-Methylierungsmuster in Blutlinienzellen als Indikatoren für das biologische Alter nutzt. Manchmal stimmt das chronologische Alter nicht mit dem biologischen Alter überein, und mit Hilfe dieses Musters ist es möglich, den Gesundheitszustand und die Sterblichkeit des Patienten konkreter zu kennen.

Krebs und Pathologien

Krebs besteht aus einer Zelle, die aus irgendeinem Grund nicht mehr auf ihr Ursprungsgewebe spezialisiert ist und beginnt, sich sich wie eine undifferenzierte Zelle verhalten, ohne ihre Vermehrung einzuschränken oder andere zu verdrängen Gewebe.

Logischerweise ist es normal zu glauben, dass Veränderungen im Epigenom kann dazu führen, dass eine Zelle krebsartig wird durch Beeinflussung der Genexpression.

In der DNA gibt es Gene, die als "Krebssuppressoren" bekannt sind; sein eigener Name gibt an, was seine Funktion ist. Nun, in einigen Fällen von Krebs wurde festgestellt, dass diese Gene so methyliert sind, dass sie das Gen inaktivieren.

Derzeit wird untersucht, ob die Epigenetik andere Arten von Pathologien beeinflusst. Es gibt Hinweise darauf, dass es auch an Arteriosklerose und einigen Arten von psychischen Erkrankungen beteiligt ist.

Medizinische Anwendungen

Die Pharmaindustrie hat das Epigenom im Visier, das dank seiner Dynamik ein gangbares Ziel für zukünftige Therapien ist. Sie werden bereits umgesetzt Behandlungen für einige Krebsarten, hauptsächlich bei Leukämien und Lymphomen, wo das Medikament auf die DNA-Methylierung abzielt.

Es sollte beachtet werden, dass dies wirksam ist, solange der Ursprung des Krebses epigenetisch ist und nicht ein anderer, wie etwa eine Mutation.

Die größte Herausforderung besteht jedoch darin, durch die Sequenzierung des menschlichen Genoms alle Informationen über das menschliche Epigenom zu erhalten. Mit breiterem Wissen, in Zukunft personalisiertere Behandlungen könnten entwickelt werden und individualisiert, um die Bedürfnisse der Zellen des geschädigten Bereichs bei einem bestimmten Patienten zu kennen.

Wissenschaft braucht mehr Zeit

Epigenetik ist ein relativ junges Forschungsgebiet und weitere Studien sind erforderlich, um das Thema besser zu verstehen.

Klar muss sein, dass Epigenetik besteht aus Regulationen der Genexpression Sie verändern die DNA-Sequenz nicht. Nicht selten findet man beispielsweise bei Mutationen irrtümliche Erwähnungen der Epigenetik.