Mis on epigeneetika? Võtmed selle mõistmiseks

Kui oluline on DNA. Geneetiline kood on elu nurgakivi, mis inimeste puhul salvestab teabe, mis võimaldab organismil areneda ligi 20 000 geeni hulgas, mis genoomi moodustavad. Kõik rakke sama keha keha on sama DNA-ga.

Kuidas nad saavad siis teisiti käituda? Pigem, kuidas üks neuron kas see on neuron ja mitte hepatotsüüt, kui neil on sama DNA? Vastus peitub epigeneetikas.

• Seotud artikkel: "Geneetika ja käitumine: kas geenid otsustavad, kuidas me käitume?”

Mis on epigeneetika?

Kuigi see sisaldab teavet, ei ole desoksüribonukleiinhappe ahel veel kõik, kuna seal on oluline komponent, mis on keskkond. Siit tuleb mõiste epigeneetika, "geneetika kohta" või "lisaks geneetikale".

Geneetilisest koodist väljaspool on tegureid, mis reguleerivad erinevate geenide ekspressioon, kuid hoides alati DNA järjestust puutumatuna. See on mehhanism, millel on oma tähtsus: kui kõik geenid oleksid samaaegselt aktiivsed, ei oleks see hea, mille jaoks on vajalik ekspressiooni kontroll.

Mõiste epigeneetika võttis Šoti geneetik Conrad Hal Waddington välja 1942. aastal, viidates sellele

geenide ja keskkonna suhte uurimine.

Hea sõber andis mulle lihtsa viisi epigeneesi mõistmiseks selle näitega: jah arvame, et DNA on raamatukogu, geenid on raamatud ja geeniekspressioon on raamatukoguhoidja. Kuid raamatukogud ise, tolm, raamaturiiulid, tulekahjud... kõik, mis raamatukoguhoidjat raamatutele juurdepääsu takistab või aitab, oleks epigeneetika.

Tõde on see inimese genoom koosneb enam kui 20 000 geenist, kuid need pole alati samal ajal aktiivsed. Sõltuvalt rakutüübist, millises arenguetapis organism on või isegi keskkonnast endast, kus inimene elab, on mõned aktiivsed geenid ja teised mitte. Valgu rühma olemasolu, mis vastutab geeniekspressiooni kontrollimise eest ilma modifitseerida DNA järjestust, see tähendab mutatsiooni või translokatsiooni tekitamata, näiteks lubage seda.

Epigenoomi tundmine

Epigenoomi mõiste sündis epigeneetika ilmnemise tagajärjel ja see pole midagi muud kui kõik geeniekspressiooni regulatsiooni osad.

Erinevalt genoomist, mis püsib stabiilsena ja muutumatuna sünnist vanaduseni (või nii peakski olema), on epigenoom dünaamiline ja muutuv. Kogu arengus see muutub, võib keskkond mõjutadaja see pole lahtritüübi järgi sama. Keskkonnamõju saavutamiseks on nähtud, et see tarbib tubakas sellel on negatiivne mõju epigenoomile, mis soosib vähi teket.

Enne jätkamist on DNA eesmärgi mõistmiseks soovitatav lühike ülevaade geneetikast. Geneetiline kood sisaldab geene, kuid just sel põhjusel ei oleks sellel tagajärgi. Üldiselt on vajalik, et valgukompleks nimetatakse RNA polümeraas "loeb" seda geeni ja transkribeerib selle teise tüüpi nukleiinhappeahelatesse, mida nimetatakse "messenger RNA" (mRNA) ja mis koosneb ainult loetud geenifragmendist.

On vaja, et see saadud RNA muundataks lõpptooteks, milleks pole keegi muu kui valk, mille on moodustanud teine ribosoomina tuntud molekulaarne kompleks, mis sünteesib mRNA-st valku. Olles selge, kuidas see töötab, Jätkan.

Epigeneetilised mehhanismid

DNA on väga suur struktuur, mis inimeste puhul on peaaegu kaks meetrit pikk, palju suurem kui mis tahes raku läbimõõt.

Loodus on tark ja leidis meetodi suuruse drastiliseks vähendamiseks ja pakkimiseks rakutuuma: tänu struktuurivalgud, mida nimetatakse "histoonideks", mis on rühmitatud kaheksaks rühmaks, moodustades nukleosoomi, toetavad DNA ahelat selle ümber mähkimiseks ja hõlbustavad voltimist.

DNA ahel ei ole täielikult tihendatud, jättes rakule oma funktsioonide täitmiseks vabamad osad. Tõde on see, et voltimine muudab RNA polümeraasi jaoks geenide lugemise keerukaks, mistõttu pole see erinevates rakkudes alati ühtlaselt volditud. RNA polümeraasile juurdepääsu lubamata jätmisega on see juba nii kontrollides geeniekspressiooni järjestust muutmata.

Oleks väga lihtne, kui see oleks ainult see, vaid epigenoom kasutab ka keemilisi markereid. Tuntuim on DNA metüülimine, mis seisneb metüülrühma (-CH3) kinnitumises deoksüribonukleiinhappesse. See märk võib sõltuvalt selle paigutusest nii stimuleerida geeni lugemist kui ka takistada selle jõudmist RNA polümeraasi abil.

Kas epigenoom on päritud?

Genoom, mis on muutumatu, on päritud iga üksiku vanematest. Kuid kas sama juhtub ka epigenoomiga? See teema on tekitanud palju poleemikat ja kahtlusi.

Pidage meeles, et erinevalt geneetilisest koodist on epigenoom dünaamiline. On teadusrühmi, kes on veendunud, et see on ka päritud, ja kõige sagedamini kasutatav näide on a Rootsis asuva küla juhtum, kus nälga kannatanud vanavanemate lapselapsed elavad kauem, nagu oleks see epigeneetika.

Seda tüüpi uuringute peamine probleem on see, et need ei kirjelda protsessi, vaid on vaid oletused ilma demonstratsioonita, mis kahtluse lahendab.

Mis puudutab neid, kes arvavad, et epigenoom pole pärilik, siis need põhinevad uuringul, mis paljastab geenide perekonna, mille peamine ülesanne on taaskäivitage epigoom sigoodis. Kuid sama uuring teeb selgeks, et epigenoom ei alga täielikult uuesti, vaid 5% geenidest pääseb sellest protsessist, jättes väikese ukse lahti.

Epigeneetika tähtsus

Epigeneetika uurimisele antakse tähtsust selles, et see võib olla tee uurida ja mõista eluprotsesse Nagu vananemine, vaimsed protsessid või tüvirakud.

Valdkond, kus saadakse rohkem tulemusi, on bioloogia mõistmine Vähk, otsides sihtmärke uute loomiseks ravimiteraapiad selle haigusega võitlemiseks.

Vananemine

Nagu tekstis varem mainitud, muutub igas rakus epigenoom vastavalt inimese arengustaadiumile.

Uuringud on seda tõestanud. Näiteks on täheldatud, et genoom varieerub inimese ajus sünnist kuni küpsuseni, samas kui täiskasvanueas kuni kõrge eani püsib see stabiilsena. Vananemise ajal on jälle muutusi, kuid seekord ülespoole asemel alla.

Selle uuringu jaoks keskendusid nad DNA metüülimisele, nähes, et neid tekkis noorukieas ja vanemas eas vähenes. Sel juhul, metüülimise puudumine takistab RNA polümeraasi tööd, mis viib neuronite efektiivsuse vähenemiseni.

Vananemisest aru saamiseks on olemas uuring, mis kasutab bioloogilise vanuse indikaatoritena DNA metüleerimismustreid vereliinirakkudes. Mõnikord ei lange kronoloogiline vanus kokku bioloogilise vanusega ja selle mustri kasutamisega on võimalik patsiendi tervislikku seisundit ja suremust konkreetsemalt teada.

Vähk ja patoloogiad

Vähk koosneb rakust, mis mingil põhjusel ei ole enam spetsialiseerunud oma päritolukoele ja hakkab seda tegema käituma nagu oleks see diferentseerimata rakk, piiramata selle vohamist ega tõrjumata teisi koed.

Loogiliselt võttes on normaalne arvata, et muutused epigenoomis võib põhjustada raku vähkkasvaja mõjutades geeniekspressiooni.

DNA-s on geenid, mida nimetatakse "vähi pärssijateks"; oma nimi näitab, mis on selle funktsioon. Noh, mõnel vähi puhul on täheldatud, et need geenid metüleeritakse nii, et nad inaktiveerivad geeni.

Praegu püütakse uurida, kas epigeneetika mõjutab muud tüüpi patoloogiaid. On tõendeid selle kohta, et see on seotud ka arterioskleroosiga ja teatud tüüpi vaimuhaigustega.

Meditsiinilised rakendused

Farmaatsiatööstuse vaatamisväärsused on seatud epigenoomile, mis on tänu oma dünaamilisusele tulevaste ravimeetodite teostatav eesmärk. Neid hakatakse juba praktikas rakendama teatud tüüpi vähi ravimeetodid, peamiselt leukeemiate ja lümfoomide korral, kus ravim on suunatud DNA metüülimisele.

Tuleb märkida, et see on efektiivne seni, kuni vähi päritolu on epigeneetiline ja mitte muu, näiteks mutatsioon.

Kuid suurim väljakutse on saada kogu teave inimese epigenoomi kohta inimese genoomi järjestamise teel. Laiemate teadmistega tulevikus võiks välja mõelda isikupärasemad ravimeetodid ja individualiseeritud, et oleks võimalik teada saada konkreetse patsiendi kahjustatud piirkonna rakkude vajadusi.

Teadus vajab rohkem aega

Epigeneetika on üsna hiljutine uurimisvaldkond ja teema edasiseks mõistmiseks on vaja täiendavaid uuringuid.

Selge peab olema see, et epigeneetika koosneb geeniekspressiooni regulatsioonidest nad ei muuda DNA järjestust. Pole harvad juhused, kus näiteks mutatsioonide korral leitakse ekslikke mainimisi epigeneetikast.