Kas yra epigenetika? Raktai tai suprasti

Kiek svarbi yra DNR. Genetinis kodas yra gyvenimo pagrindas, kuri žmonių atveju kaupia informaciją, leidžiančią organizmui vystytis tarp beveik 20 000 genų, sudarančių genomą. Viskas ląstelių to paties kūno turi tą pačią DNR.

Taigi kaip jie gali elgtis kitaip? Greičiau, kaip tai daro neuronas ar tai neuronas, o ne hepatocitas, jei jie turi tą pačią DNR? Atsakymas slypi epigenetikoje.

• Susijęs straipsnis: "Genetika ir elgesys: ar genai nusprendžia, kaip mes elgiamės?”

Kas yra epigenetika?

Nors joje yra informacijos, deoksiribonukleino rūgšties grandinė nėra viskas, nes yra svarbus komponentas - aplinka. Čia ateina terminas epigenetika, „apie genetiką“ arba „be genetikos“.

Yra veiksniai, nepriklausantys genetiniam kodui, kurie reguliuoja skirtingų genų raiška, tačiau visada nepažeisdama DNR sekos. Tai yra mechanizmas, kuris turi savo aktualumą: jei visi genai būtų aktyvūs vienu metu, tai nebūtų gerai, dėl ko būtina kontroliuoti išraišką.

Terminas epigenetika buvo sukurtas škotų genetiko Conrado Halo Waddingtono 1942 m genų ir aplinkos santykio tyrimas.

Paprastą epigenesės supratimo būdą man davė geras draugas su šiuo pavyzdžiu: taip mes manome, kad DNR yra biblioteka, genai yra knygos, o genų raiška yra bibliotekininkas. Bet pačios bibliotekos, dulkės, knygų lentynos, gaisrai... viskas, kas trukdo bibliotekininkui pasiekti knygas ar padeda jai, būtų epigenetika.

Tiesa ta žmogaus genomas susideda iš daugiau nei 20 000 genų, tačiau jie ne visada yra aktyvūs tuo pačiu metu. Priklausomai nuo ląstelės tipo, kokiame vystymosi etape yra organizmas ar net pati aplinka, kurioje gyvena individas, bus vieni aktyvūs genai, kiti - ne. Baltymų grupės, atsakingos už genų ekspresijos kontrolę, buvimas be modifikuoti DNR seką, tai yra nesukeliant mutacijų ar translokacijų, pavyzdžiui, leisk tai.

Žinant epigenomą

Epigenomo sąvoka gimė kaip epigenetikos atsiradimo pasekmė, ir tai yra ne kas kita, kaip visi komponentai, kurie yra šio genų raiškos reguliavimo dalis.

Skirtingai nuo genomo, kuris išlieka stabilus ir nekinta nuo gimimo iki senatvės (taip ir turėtų būti), epigenomas yra dinamiškas ir kintantis. Viso vystymosi metu jis keičiasi, gali paveikti aplinka, ir tai nėra tas pats pagal ląstelės tipą. Aplinkos poveikiui buvo pastebėta, kad tai sunaudoja tabakas tai daro neigiamą poveikį epigenomui, kuris palankiai vertina vėžio atsiradimą.

Prieš tęsiant, patartina trumpai apžvelgti genetiką, kad suprastumėte DNR tikslą. Genetiniame kode yra genų, tačiau dėl šios priežasties tai neturėtų pasekmių. Apskritai būtina, kad baltymų kompleksas vadinamas RNR polimerazė „perskaito“ šį geną ir jį perrašo į kitą nukleorūgščių grandinės tipą, vadinamą „pasiuntine RNR“ (mRNR), kurią sudaro tik perskaitytas geno fragmentas.

Būtina, kad ši gauta RNR būtų paversta galutiniu produktu, kuris yra ne kas kitas, o baltymas, kurį sudaro kitas molekulinis kompleksas, žinomas kaip ribosoma, kuris sintetina baltymą iš iRNR. Aišku, kaip tai veikia, Aš tęsiu.

Epigenetiniai mechanizmai

DNR yra labai didelė struktūra, kuri žmonių atveju yra beveik dviejų metrų ilgio, daug didesnė už bet kurios ląstelės skersmenį.

Gamta yra išmintinga ir rado metodą, kaip smarkiai sumažinti dydį ir supakuoti jį į ląstelės branduolį: ačiū struktūriniai baltymai, vadinami „histonais“, kurie sugrupuoti į aštuonias grupes, kad susidarytų nukleosoma, palaiko DNR grandinę, kad apvyniotų ją ir palengvintų sulankstymą.

DNR grandinė nėra visiškai sutankinta, todėl ląstelėms paliekamos laisvesnės dalys, kad jos galėtų atlikti savo funkcijas. Tiesa ta, kad suskleidus RNR polimerazei sunku skaityti genus, todėl skirtingose ​​ląstelėse ji ne visada sulankstoma vienodai. Neleidžiant prieigos prie RNR polimerazės, ji jau yra kontroliuodamas genų ekspresiją nekeisdamas sekos.

Būtų labai paprasta, jei tai būtų tik tai, bet epigenomas taip pat naudoja cheminius žymenis. Geriausiai žinoma DNR metilinimas, kurį sudaro metilo grupės (-CH3) prijungimas prie dezoksiribonukleino rūgšties. Šis ženklas, atsižvelgiant į jo išsidėstymą, gali ir stimuliuoti geno skaitymą, ir neleisti jo pasiekti RNR polimerazei.

Ar epigenomas paveldimas?

Genomas, kuris yra nekintamas, yra paveldimas kiekvieno asmens tėvo. Bet ar tas pats atsitinka ir su epigenomu? Šis klausimas sukėlė daug diskusijų ir abejonių.

Atminkite, kad, skirtingai nei genetinis kodas, epigenomas yra dinamiškas. Yra mokslinių grupių, kurios yra įsitikinusios, kad ji taip pat paveldima, o dažniausiai naudojamas pavyzdys yra a kaimas Švedijoje, kur badą patyrusių senelių vaikaičiai gyvena ilgiau, tarsi tai būtų epigenetika.

Pagrindinė tokio tipo tyrimų problema yra ta, kad jie neapibūdina proceso, o yra tik spėlionės be demonstracijos, kuri išsprendžia abejones.

Kalbant apie tuos, kurie mano, kad epigenomas nėra paveldimas, jie remiasi tyrimu, kuris atskleidžia genų šeimą, kurios pagrindinė funkcija yra iš naujo paleiskite epigenomą zigotoje. Tačiau tas pats tyrimas aiškiai rodo, kad epigenomas nepaleidžiamas iš naujo, bet 5% genų iš šio proceso pabėga palikdami mažas dureles.

Epigenetikos svarba

Epigenetikos tyrimams teikiama svarba, kad tai gali būti kelias į tai tirti ir suprasti gyvenimo procesus Kaip senėjimas, psichiniai procesai ar kamieninės ląstelės.

Sritis, kurioje gaunama daugiau rezultatų, yra biologijos supratimas Vėžys, ieško taikinių, kad generuotų naujus vaistų terapija kovoti su šia liga.

Senėjimas

Kaip minėta anksčiau tekste, kiekvienos ląstelės epigenomas keičiasi atsižvelgiant į vystymosi stadiją, kurioje yra asmuo.

Tyrimai tai įrodė. Pavyzdžiui, pastebėta, kad žmogaus smegenyse genomas skiriasi nuo gimimo iki subrendimo, o suaugęs iki pat senatvės išlieka stabilus. Senėjimo metu vėl vyksta pokyčiai, tačiau šį kartą žemyn, o ne aukštyn.

Šiame tyrime jie sutelkė dėmesį į DNR metilinimą, matydami, kad daugiau jų susidaro paauglystėje ir sumažėjo vyresniame amžiuje. Tokiu atveju, metilinimo stoka trukdo RNR polimerazės darbui, dėl kurio sumažėja neuronų efektyvumas.

Kaip senėjimo supratimo programa yra tyrimas, kurio metu kraujo linijos ląstelių DNR metilinimo modeliai naudojami kaip biologinio amžiaus rodikliai. Kartais chronologinis amžius nesutampa su biologiniu amžiumi, o naudojant šį modelį galima konkrečiau sužinoti paciento sveikatos būklę ir mirtingumą.

Vėžys ir patologijos

Vėžys susideda iš ląstelės, kuri dėl kokių nors priežasčių nustoja specializuotis savo kilmės audinyje ir pradeda elgtis taip, lyg tai būtų nediferencijuota ląstelė, neribodama jos dauginimosi ir neišstumdama kitų audiniai.

Logiškai mąstant, normalu manyti, kad pasikeičia epigenomas gali sukelti ląstelės vėžinę ligą veikdami genų raišką.

DNR yra genai, žinomi kaip „vėžį slopinantys“; jo paties pavadinimas nurodo, kokia yra jo funkcija. Na, kai kuriais vėžio atvejais buvo pastebėta, kad šie genai yra metilinami taip, kad jie inaktyvuoja geną.

Šiuo metu siekiama ištirti, ar epigenetika veikia kitų tipų patologijas. Yra duomenų, leidžiančių manyti, kad jis taip pat susijęs su arterioskleroze ir kai kuriomis psichikos ligomis.

Medicinos programos

Farmacijos pramonė žvelgia į epigenomą, kuris dėl savo dinamiškumo yra įmanomas būsimų gydymo būdų tikslas. Jie jau praktiškai įgyvendinami kai kurių vėžio rūšių gydymas, daugiausia sergant leukemijomis ir limfomomis, kai vaistas nukreiptas į DNR metilinimą.

Reikėtų pažymėti, kad tai veiksminga tol, kol vėžys yra epigenetinis, o ne kažkas kitas, pavyzdžiui, mutacija.

Tačiau didžiausias iššūkis yra gauti visą informaciją apie žmogaus epigenomą sekvenuojant žmogaus genomą. Turėdamas daugiau žinių ateityje galėtų būti sukurtas labiau individualizuotas gydymas ir individualizuoti, kad galėtų žinoti konkretaus paciento pažeisto ploto ląstelių poreikius.

Mokslui reikia daugiau laiko

Epigenetika yra gana naujausia tyrimų sritis, todėl reikia tolesnių tyrimų, kad būtų galima geriau suprasti dalyką.

Turi būti aišku, kad epigenetika susideda iš genų ekspresijos reguliavimo jie nekeičia DNR sekos. Pavyzdžiui, mutacijų atveju neretai aptinkama klaidingų epigenetikos paminėjimų.