Apa itu epigenetik? Kunci untuk memahaminya

Betapa pentingnya DNA. Kode genetik adalah kunci kehidupan, yang dalam kasus manusia menyimpan informasi yang memungkinkan organisme berkembang di antara hampir 20.000 gen yang membentuk genom. Semua sel dari tubuh yang sama memiliki DNA yang sama.

Jadi bagaimana mungkin mereka bertindak secara berbeda? Sebaliknya, bagaimana caranya neuron apakah itu neuron dan bukan hepatosit, jika mereka memiliki DNA yang sama? Jawabannya terletak pada epigenetik.

• Artikel terkait: "Genetika dan perilaku: apakah gen menentukan bagaimana kita bertindak?”

Apa itu epigenetik?

Meskipun mengandung informasi, rantai asam deoksiribonukleat bukanlah segalanya, karena ada komponen penting yaitu lingkungan. Di sinilah istilah epigenetika, "tentang genetika" atau "selain genetika."

Ada faktor di luar kode genetik yang mengatur that ekspresi gen yang berbeda, tetapi selalu menjaga urutan DNA tetap utuh. Ini adalah mekanisme yang memiliki relevansinya: jika semua gen aktif pada saat yang sama, itu tidak akan menjadi hal yang baik, yang memerlukan kontrol atas ekspresi.

Istilah epigenetika diciptakan oleh ahli genetika Skotlandia Conrad Hal Waddington pada tahun 1942 untuk merujuk pada mempelajari hubungan gen dan lingkungan.

Cara sederhana untuk memahami epigenesis diberikan kepada saya oleh seorang teman baik dengan contoh ini: ya kami berpikir bahwa DNA adalah perpustakaan, gen adalah buku, dan ekspresi gen adalah pustakawan. Tetapi perpustakaan itu sendiri, debu, rak buku, api... segala sesuatu yang mencegah atau membantu pustakawan mengakses buku akan menjadi epigenetik.

Yang benar adalah itu genom manusia terdiri dari lebih dari 20.000 gen, tetapi ini tidak selalu aktif pada saat yang bersamaan. Tergantung pada jenis selnya, pada tahap perkembangan organisme apa, atau bahkan lingkungan itu sendiri di mana individu itu hidup, akan ada beberapa gen aktif dan yang lainnya tidak. Kehadiran sekelompok protein yang bertanggung jawab untuk mengendalikan ekspresi gen tanpa memodifikasi urutan DNA, yaitu tanpa menyebabkan mutasi atau translokasi, misalnya, izinkan ini.

Mengetahui epigenom

Konsep epigenom lahir sebagai konsekuensi dari kemunculan epigenetik, dan tidak lebih dari semua komponen yang merupakan bagian dari regulasi ekspresi gen ini.

Berbeda dengan genom, yang tetap stabil dan tidak berubah sejak lahir hingga usia tua (atau begitulah seharusnya), epigenom bersifat dinamis dan bervariasi. Sepanjang perkembangan itu berubah, dapat dipengaruhi oleh lingkungan, dan tidak sama menurut jenis selnya. Untuk memberikan efek lingkungan, telah terlihat bahwa mengkonsumsi tembakau itu memiliki dampak negatif pada epigenom, yang mendukung munculnya kanker.

Sebelum melanjutkan, ulasan singkat tentang genetika disarankan untuk memahami tujuan DNA. Kode genetik mengandung gen, tetapi karena alasan itulah hal ini tidak memiliki konsekuensi. Secara umum, diperlukan kompleks protein yang disebut RNA polimerase "membaca" gen ini dan menyalinnya ke jenis lain dari rantai asam nukleat yang disebut "messenger RNA" (mRNA), yang hanya terdiri dari fragmen gen yang dibaca.

RNA yang diperoleh ini perlu diterjemahkan ke dalam produk akhir, yang tidak lain adalah protein, yang dibentuk oleh yang lain kompleks molekuler yang dikenal sebagai ribosom, yang mensintesis protein dari mRNA. Menjadi jelas tentang cara kerjanya, saya melanjutkan.

Mekanisme epigenetik

DNA adalah struktur yang sangat besar, yang dalam kasus manusia panjangnya hampir dua meter, jauh lebih besar daripada diameter sel mana pun.

Alam bijaksana dan menemukan metode untuk secara drastis mengurangi ukuran dan mengemasnya di dalam inti sel: terima kasih kepada protein struktural yang disebut "histones", yang dikelompokkan dalam kelompok delapan untuk membentuk nukleosom, mendukung untai DNA untuk membungkusnya dan memfasilitasi pelipatan.

Untai DNA tidak sepenuhnya dipadatkan, meninggalkan bagian-bagian yang lebih bebas bagi sel untuk menjalankan fungsinya. Yang benar adalah bahwa pelipatan mempersulit RNA polimerase untuk membaca gen, itulah sebabnya mengapa RNA polimerase tidak selalu dilipat dengan cara yang sama di sel yang berbeda. Dengan tidak mengizinkan akses ke RNA polimerase, itu sudah mengerahkan kontrol atas ekspresi gen tanpa mengubah urutannya.

Akan sangat sederhana jika hanya ini, tetapi epigenom juga menggunakan penanda kimia. Yang paling terkenal adalah metilasi DNA, yang terdiri dari perlekatan gugus metil (-CH3) pada asam deoksiribonukleat. Tanda ini, tergantung pada penempatannya, dapat merangsang pembacaan gen dan mencegahnya dijangkau oleh RNA polimerase.

Apakah epigenom diwariskan?

Genom, yang tidak berubah, diwariskan dari masing-masing orang tua dari individu. Tapi, apakah hal yang sama terjadi dengan epigenom? Masalah ini telah membawa banyak kontroversi dan keraguan.

Ingatlah bahwa, tidak seperti kode genetik, epigenom bersifat dinamis. Ada kelompok ilmiah yang yakin bahwa itu juga diwariskan, dan contoh yang paling sering digunakan adalah a kasus sebuah desa di Swedia di mana cucu dari kakek-nenek yang mengalami kelaparan hidup lebih lama, seolah-olah itu adalah akibat dari epigenetik.

Masalah utama dengan jenis studi ini adalah bahwa mereka tidak menggambarkan proses, tetapi hanya dugaan tanpa demonstrasi yang menyelesaikan keraguan.

Adapun mereka yang percaya bahwa epigenom tidak diwariskan, mereka didasarkan pada penelitian yang mengungkapkan keluarga gen yang fungsi utamanya adalah restart epigenom di zigot. Namun, penelitian yang sama memperjelas bahwa epigenom tidak dimulai kembali sepenuhnya, tetapi 5% gen lolos dari proses ini, meninggalkan pintu kecil terbuka.

Pentingnya epigenetik

Pentingnya yang diberikan untuk studi epigenetik adalah bahwa itu mungkin cara untuk menyelidiki dan memahami proses kehidupan sebagai penuaan, proses mental atau sel induk.

Bidang di mana lebih banyak hasil diperoleh adalah dalam pemahaman tentang biologi Kanker, mencari target untuk menghasilkan baru terapi obat untuk melawan penyakit ini.

penuaan

Seperti disebutkan sebelumnya dalam teks, epigenom di setiap sel berubah sesuai dengan tahap perkembangan di mana orang tersebut berada.

Studi telah membuktikan hal ini. Misalnya, telah diamati bahwa genom bervariasi di otak manusia sejak lahir hingga dewasa, sedangkan pada masa dewasa hingga usia lanjut tetap stabil. Selama penuaan ada perubahan lagi, tapi kali ini turun bukannya naik.

Untuk penelitian ini mereka fokus pada metilasi DNA, melihat bahwa lebih banyak dihasilkan selama masa remaja dan menurun di usia tua. Pada kasus ini, kurangnya metilasi menghambat kerja RNA polimerase, yang menyebabkan penurunan efisiensi neuron.

Sebagai aplikasi untuk memahami penuaan, ada penelitian yang menggunakan pola metilasi DNA dalam sel garis keturunan sebagai indikator usia biologis. Terkadang, usia kronologis tidak sesuai dengan usia biologis, dan dengan penggunaan pola ini dimungkinkan untuk mengetahui status kesehatan dan kematian pasien secara lebih konkret.

Kanker dan patologi

Kanker terdiri dari sel yang karena alasan tertentu berhenti terspesialisasi dalam jaringan asalnya dan mulai berperilaku seolah-olah itu adalah sel yang tidak berdiferensiasi, tanpa membatasi proliferasinya atau menggantikan yang lain tisu.

Logikanya, normal untuk berpikir bahwa perubahan epigenomgen dapat menyebabkan sel menjadi kanker dengan mempengaruhi ekspresi gen.

Dalam DNA ada gen yang dikenal sebagai "penekan kanker"; namanya sendiri menunjukkan apa fungsinya. Nah, dalam beberapa kasus kanker terlihat bahwa gen-gen ini dimetilasi sedemikian rupa sehingga mereka menonaktifkan gen tersebut.

Saat ini sedang berusaha untuk mempelajari apakah epigenetik mempengaruhi jenis patologi lain. Ada bukti yang menunjukkan bahwa itu juga terlibat dalam arteriosklerosis dan beberapa jenis penyakit mental.

Aplikasi medis

Industri farmasi mengarahkan pandangannya pada epigenom, yang berkat dinamismenya merupakan target yang layak untuk terapi masa depan. Mereka sudah dipraktikkan pengobatan untuk beberapa jenis kanker, terutama pada leukemia dan limfoma, di mana obat tersebut menargetkan metilasi DNA.

Perlu dicatat bahwa ini efektif selama asal kanker adalah epigenetik dan bukan yang lain, seperti mutasi.

Namun, tantangan terbesar adalah mendapatkan semua informasi tentang epigenom manusia, dengan cara mengurutkan genom manusia. Dengan pengetahuan yang lebih luas, di masa depan perawatan yang lebih personal dapat dirancang could dan individual, untuk dapat mengetahui kebutuhan sel-sel pada area yang rusak pada pasien tertentu.

Sains membutuhkan lebih banyak waktu

Epigenetika adalah bidang penelitian yang cukup baru dan studi lebih lanjut diperlukan untuk lebih memahami subjek.

Yang harus jelas adalah epigenetik itu terdiri dari regulasi ekspresi gen mereka tidak mengubah urutan DNA. Tidak jarang menemukan penyebutan epigenetik yang salah dalam kasus mutasi, misalnya.