რა არის ეპიგენეტიკა? გასაგები გასაღებები

რამდენად მნიშვნელოვანია დნმ. გენეტიკური კოდი არის სიცოცხლის ლინკი, რომელიც ადამიანის შემთხვევაში ინახავს ინფორმაციას, რომელიც ორგანიზმს საშუალებას აძლევს განვითარდეს გენომში შემავალი თითქმის 20 000 გენში. ყველა უჯრედები იგივე სხეულის აქვს იგივე დნმ.

ასე როგორ შეიძლება მათ განსხვავებულად იმოქმედონ? უფრო მეტიც, როგორ ხდება ერთი ნეირონი ეს ნეირონია და არა ჰეპატოციტი, თუ მათ აქვთ იგივე დნმ? პასუხი ეპიგენეტიკაშია.

• დაკავშირებული სტატია: "გენეტიკა და ქცევა: წყვეტენ თუ არა გენები, როგორ ვიმოქმედოთ?”

რა არის ეპიგენეტიკა?

მიუხედავად იმისა, რომ იგი შეიცავს ინფორმაციას, დეოქსირიბონუკლეინის მჟავას ჯაჭვი ყველაფერი არ არის, რადგან არსებობს მნიშვნელოვანი კომპონენტი, რომელიც არის გარემო. აქ დგება ტერმინი ეპიგენეტიკა, "გენეტიკის შესახებ" ან "გენეტიკის გარდა".

არსებობს გენეტიკური კოდის გარე ფაქტორები, რომლებიც არეგულირებენ სხვადასხვა გენის გამოხატვა, მაგრამ ყოველთვის ინარჩუნებს დნმ-ის თანმიმდევრობას. ეს არის მექანიზმი, რომელსაც აქვს თავისი შესაბამისობა: თუ ყველა გენი ერთდროულად აქტიური იქნებოდა, ეს არ იქნებოდა კარგი, რისთვისაც საჭიროა გამოხატვის კონტროლი.

ტერმინი ეპიგენეტიკა გამოითქვა შოტლანდიელმა გენეტიკოსმა კონრად ჰალ უადდინგტონმა 1942 წელს გენებისა და გარემოს ურთიერთობის შესწავლა.

ეპიგენეზის გასაგებად მარტივი გზა მომცა კარგმა მეგობარმა ამ მაგალითით: დიახ ჩვენ ვფიქრობთ, რომ დნმ ბიბლიოთეკაა, გენები წიგნებია და გენების გამოხატვა ბიბლიოთეკარი. თავად ბიბლიოთეკები, მტვერი, წიგნების თაროები, ხანძრები... ყველაფერი, რაც ხელს უშლის ან ეხმარება ბიბლიოთეკარს წიგნებში შესვლაში, ეს იქნება ეპიგენეტიკა.

სიმართლე ისაა ადამიანის გენომი შედგება 20,000-ზე მეტი გენიდან, მაგრამ ეს ყოველთვის არ არის ერთდროულად აქტიური. დამოკიდებულია უჯრედის ტიპზე, განვითარების რომელ ეტაპზეა ორგანიზმი, ან თუნდაც თავად გარემო, სადაც ადამიანი ცხოვრობს, იქნება აქტიური გენი და სხვები არა. ცილების ჯგუფის არსებობა, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან გენების ექსპრესიის კონტროლზე გარეშე შეცვალონ დნმ თანმიმდევრობა, ანუ მუტაციების ან ტრანსლოკაციების გამომწვევი გარეშე, მაგალითად, ამის საშუალება.

ეპიგენომის ცოდნა

ეპიგენომის კონცეფცია დაიბადა ეპიგენეტიკის გამოვლენის შედეგად და ეს სხვა არაფერია, თუ არა ყველა კომპონენტი, რომლებიც გენების ექსპრესიის ამ რეგულირების ნაწილია.

გენომისგან განსხვავებით, რომელიც დაბადებიდან სიბერემდე სტაბილური და უცვლელი რჩება (ან ასე უნდა იყოს), ეპიგენომა დინამიური და ცვალებადია. მთელი განვითარების განმავლობაში ის იცვლება, შეიძლება გავლენა იქონიოს გარემოზე, და არ არის იგივე უჯრედის ტიპის მიხედვით. გარემოსდაცვითი ეფექტის მისაღწევად, ჩანს, რომ შრომატევადია თამბაქო ეს უარყოფითად მოქმედებს ეპიგენომაზე, რაც კიბოს გაჩენას ემხრობა.

გაგრძელებამდე სასურველია გენეტიკის მოკლე მიმოხილვა დნმ-ის მიზნის გასაგებად. გენეტიკური კოდი შეიცავს გენებს, მაგრამ სწორედ ამ მიზეზით ამას არანაირი შედეგი არ ექნება. ზოგადად, აუცილებელია, რომ ცილის კომპლექსი ე.წ. რნმ პოლიმერაზა "კითხულობს" ამ გენს და ახდენს მისი ტრანსკრიფციას ნუკლეინის მჟავას ჯაჭვის სხვა ტიპზე, რომელსაც ეწოდება "მესენჯერი RNA" (mRNA), რომელიც მხოლოდ წაკითხული გენის ფრაგმენტისგან შედგება.

აუცილებელია, რომ ეს მიღებული RNA ითარგმნოს საბოლოო პროდუქტად, რომელიც სხვა არაა, ცილისგან, რომელიც სხვის მიერ არის წარმოქმნილი რიკოზომის სახელით ცნობილი მოლეკულური კომპლექსი, რომელიც სინთეზირებს ცილებს mRNA– სგან. ნათელია იმის შესახებ, თუ როგორ მუშაობს, Მე ვაგრძელებ.

ეპიგენეტიკური მექანიზმები

დნმ არის ძალიან დიდი სტრუქტურა, რომელიც ადამიანის შემთხვევაში თითქმის ორი მეტრია, ბევრად აღემატება ნებისმიერი უჯრედის დიამეტრს.

ბუნება ბრძენია და იპოვა მეთოდი მკვეთრად შეამციროს ზომა და შეფუთოს იგი უჯრედის ბირთვში: მადლობა სტრუქტურული ცილები, სახელწოდებით "ჰისტონები", რომლებიც დაჯგუფებულია რვა კაციან ჯგუფში და ქმნიან ნუკლეოზომს, ხელს უწყობენ დნმ – ის ძაფის შემოხვევას და ხელს უწყობენ დაკეცვას.

დნმ-ის სტრიქონი ბოლომდე არ არის დატკეპნილი, რის შედეგადაც უჯრედები უფრო თავისუფალია უჯრედისთვის, რომ შეასრულოს თავისი ფუნქციები. სიმართლე ისაა, რომ დაკეცვა ართულებს RNA პოლიმერაზას გენების კითხვას, რის გამოც იგი ყოველთვის ერთნაირად არ იკეცება სხვადასხვა უჯრედებში. რნმ პოლიმერაზასთან დაშვების დაუშვებლობით, ეს უკვე არის კონტროლი გენის გამოხატვაზე თანმიმდევრობის შეცვლის გარეშე.

ძალიან მარტივი იქნებოდა, ეს მხოლოდ ეს ყოფილიყო, მაგრამ ეპიგენომა ასევე იყენებს ქიმიურ მარკერებს. ყველაზე ცნობილია დნმ-ის მეთილირება, რომელიც შედგება მეთილის ჯგუფის (-CH3) დეოქსირიბონუკლეინის მჟავასთან მიერთებისგან. ამ ნიშანს, მისი განთავსებიდან გამომდინარე, შეუძლია სტიმულირება გაუწიოს გენს და ხელს უშლის მის მიღებას რნმ პოლიმერაზით.

არის მემკვიდრეობით ეპიგენომა?

გენომი, რომელიც უცვლელია, მემკვიდრეობით გადაეცემა ინდივიდის თითოეული მშობლის. მაგრამ, იგივე ხდება ეპიგენომის შემთხვევაში? ამ საკითხს უამრავი დაპირისპირება და ეჭვი მოუტანა.

გახსოვდეთ, რომ გენეტიკური კოდისგან განსხვავებით, ეპიგენომა დინამიურია. არსებობს სამეცნიერო ჯგუფები, რომლებიც დარწმუნებულნი არიან, რომ იგი ასევე მემკვიდრეობით გადაეცემა და ყველაზე ხშირად გამოყენებული მაგალითი, რომელსაც ისინი ააშკარავებენ არის შვედეთის სოფლის შემთხვევა, სადაც ბებია-ბაბუების შვილიშვილები, რომლებსაც შიმშილი განიცდიდნენ, უფრო დიდხანს ცხოვრობენ, თითქოს ეს შედეგი იყოს ეპიგენეტიკა.

ამ ტიპის კვლევების მთავარი პრობლემა ის არის, რომ ისინი არ აღწერენ პროცესს, მაგრამ მხოლოდ ვარაუდია დემონსტრაციის გარეშე, რომელიც ხსნის ეჭვს.

რაც შეეხება მათ, ვისაც სჯერა, რომ ეპიგენომა არ არის მემკვიდრეობით მიღებული, ისინი ემყარება კვლევას, რომელშიც გამოვლენილია გენების ოჯახი, რომელთა მთავარი ფუნქციაა გადატვირთეთ ეპიგენომა ზიგოტაში. ამასთან, იმავე კვლევამ ცხადყო, რომ ეპიგენომა არ თავიდან ბოლომდე იწყება, მაგრამ გენების 5% ამ პროცესს გაურბის, მცირე კარი ღია ტოვებს.

ეპიგენეტიკის მნიშვნელობა

ეპიგენეტიკის შესწავლის მნიშვნელობას ენიჭება ის, რომ ეს შეიძლება იყოს გზა გამოიკვლიონ და გაიგონ ცხოვრების პროცესები როგორც დაბერება, ფსიქიკური პროცესები ან ღეროვანი უჯრედები.

ის სფერო, რომელშიც მეტი შედეგი მიიღება, არის ბიოლოგიის გაგება კიბო, ეძებს სამიზნეებს ახალი წარმოქმნისთვის წამლის თერაპიები ამ დაავადებასთან ბრძოლა.

დაბერება

როგორც ადრე აღვნიშნეთ ტექსტში, თითოეულ უჯრედში ეპიგენომი იცვლება განვითარების იმ ეტაპის შესაბამისად, რომელშიც ადამიანი იმყოფება.

კვლევებმა ეს დაადასტურა. მაგალითად, დაფიქსირდა, რომ გენომი იცვლება ადამიანის ტვინში დაბადებიდან სიმწიფემდე, ხოლო ზრდასრულ ასაკში სტაბილურად რჩება. დაბერების დროს ისევ არის ცვლილებები, მაგრამ ამჯერად შემცირდა ნაცვლად ზრდისა.

ამ კვლევისთვის მათ ყურადღება გაამახვილეს დნმ მეთილიტაციებზე, რადგან დაინახეს, რომ მეტი მოზარდი წარმოიქმნა და შემცირდა სიბერეში. Ამ შემთხვევაში, მეთილაციის ნაკლებობა ხელს უშლის RNA პოლიმერაზას მუშაობას, რაც იწვევს ნეირონების ეფექტურობის შემცირებას.

როგორც პროგრამა დაბერების გასაგებად, არსებობს გამოკვლევა, რომელიც იყენებს დნმ მეთილირების ნიმუშებს სისხლის ხაზის უჯრედებში, როგორც ბიოლოგიურ ასაკში. ზოგჯერ, ქრონოლოგიური ასაკი არ ემთხვევა ბიოლოგიურ ასაკს და ამ ნიმუშის გამოყენებასთან ერთად შესაძლებელია უფრო კონკრეტულად იცოდეს პაციენტის ჯანმრთელობის მდგომარეობა და სიკვდილიანობა.

კიბო და პათოლოგიები

კიბო შედგება უჯრედისგან, რომელიც რატომღაც წყვეტს სპეციალიზაციას წარმოშობის ქსოვილში და იწყებს მოიქეცით ისე, როგორც ეს იყო არადიფერენცირებული უჯრედი, მისი გავრცელების შეზღუდვის ან სხვების გადაადგილების გარეშე ქსოვილები.

ლოგიკურად, ნორმალურია ვიფიქროთ, რომ ხდება ეპიგენომის ცვლილებები შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედის კიბო გენის გამოხატვაზე ზემოქმედებით.

დნმ-ში არსებობს გენი, ცნობილი როგორც "კიბოს დამთრგუნველი"; საკუთარი სახელი მიუთითებს რა არის მისი ფუნქცია. კიბოს ზოგიერთ შემთხვევაში დაინახეს, რომ ეს გენები მეთილირდება ისე, რომ ისინი ინაქტივირებენ გენს.

ამჟამად იგი ცდილობს შეისწავლოს, მოქმედებს თუ არა ეპიგენეტიკა სხვა სახის პათოლოგიებზე. არსებობს მტკიცებულებები, რომლებიც მიუთითებს იმაზე, რომ ის ასევე მონაწილეობს არტერიოსკლეროზსა და ფსიქიური დაავადებების ზოგიერთ სახეობაში.

სამედიცინო პროგრამები

ფარმაცევტულ ინდუსტრიას ეპიგენომა აქვს გადასახედი, რაც დინამიურობის წყალობით არის შესაძლო მიზანი მომავალი თერაპიებისთვის. ისინი უკვე ხორციელდება პრაქტიკაში ზოგიერთი ტიპის კიბოს მკურნალობაძირითადად ლეიკემიებში და ლიმფომებში, სადაც პრეპარატი მიზნად ისახავს დნმ-ის მეთილირებას.

უნდა აღინიშნოს, რომ ეს ეფექტურია მანამ, სანამ კიბოს წარმოშობა არის ეპიგენეტიკური და არა სხვა, მაგალითად მუტაცია.

ამასთან, ყველაზე დიდი გამოწვევაა ადამიანის ეპიგენომის შესახებ ინფორმაციის მიღება ადამიანის გენომის თანმიმდევრობით. უფრო ფართო ცოდნით, მომავალში შესაძლებელია უფრო პერსონალურად მკურნალობა ინდივიდუალური, რომ იცოდეს დაზიანებული უბნის უჯრედების საჭიროებები კონკრეტულ პაციენტში.

მეცნიერებას მეტი დრო სჭირდება

ეპიგენეტიკა საკმაოდ ბოლოდროინდელი კვლევის დარგია და საჭიროა შემდგომი შესწავლა საკითხის შემდგომი გასაგებად.

რა უნდა იყოს ნათელი, რომ ეპიგენეტიკაა შედგება გენების გამოხატვის რეგულაციებისგან ისინი არ ცვლიან დნმ-ის თანმიმდევრობას. იშვიათი არ არის ეპიგენეტიკის მცდარი ხსენება მუტაციის შემთხვევებში, მაგალითად.