Kas ir epigenetika? Atslēgas, lai to saprastu

Cik svarīga ir DNS. Ģenētiskais kods ir dzīves pamats, kas cilvēku gadījumā glabā informāciju, kas organismam ļauj attīstīties starp gandrīz 20 000 gēniem, kas veido genomu. Viss šūnas tā paša ķermeņa DNS ir viena un tā pati.

Tātad, kā ir iespējams, ka viņi rīkojas savādāk? Drīzāk, kā tas notiek neirons vai tas ir neirons, nevis hepatocīts, ja viņiem ir vienāda DNS? Atbilde slēpjas epigenetikā.

• Saistītais raksts: "Ģenētika un uzvedība: vai gēni izlemj, kā mēs rīkojamies?”

Kas ir epigenetika?

Lai gan tajā ir informācija, dezoksiribonukleīnskābes ķēde vēl nav viss, jo ir svarīgs komponents, kas ir vide. Šeit nāk termins epigenetika "par ģenētiku" vai "papildus ģenētikai".

Ir faktori, kas regulē ģenētisko kodu dažādu gēnu izpausme, bet vienmēr saglabājot neskartu DNS secību. Tas ir mehānisms, kam ir sava nozīme: ja visi gēni būtu aktīvi vienlaikus, tas nebūtu labi, kam nepieciešama ekspresijas kontrole.

Terminu epigenetika izdomāja skotu ģenētiķis Konrāds Hals Vaddingtons 1942 gēnu un vides attiecību izpēte.

Labs draugs man deva vienkāršu veidu, kā saprast epigēzi, izmantojot šo piemēru: jā mēs domājam, ka DNS ir bibliotēka, gēni ir grāmatas un gēnu ekspresija ir bibliotekāre. Bet pašas bibliotēkas, putekļi, grāmatu plaukti, ugunsgrēki... viss, kas traucē vai palīdz bibliotekāram piekļūt grāmatām, būtu epigenetika.

Patiesība ir tāda cilvēka genomu veido vairāk nekā 20 000 gēnu, taču tie ne vienmēr ir aktīvi vienlaikus. Atkarībā no tā, kāda veida šūna ir, kādā attīstības stadijā ir organisms vai pat pati vide, kurā dzīvo indivīds, būs daži aktīvi gēni, bet citi nē. Olbaltumvielu grupas klātbūtne, kas ir atbildīga par gēnu ekspresijas kontroli bez modificēt DNS secību, tas ir, neizraisot mutācijas vai translokācijas, piemēram, pieļauj to.

Zinot epigenomu

Epigenoma jēdziens ir dzimis epigenetikas parādīšanās rezultātā, un tas ir nekas cits kā visi komponenti, kas ir daļa no šīs gēnu ekspresijas regulēšanas.

Atšķirībā no genoma, kas paliek stabils un nemainīgs no dzimšanas līdz vecumam (vai arī tam vajadzētu būt), epigenoms ir dinamisks un mainīgs. Attīstības laikā tas mainās, var ietekmēt vide, un tas nav vienāds atbilstoši šūnas tipam. Lai novērtētu ietekmi uz vidi, ir redzams, ka tas patērē tabaka tam ir negatīva ietekme uz epigenomu, kas veicina vēža parādīšanos.

Pirms turpināt, ieteicams veikt īsu ģenētikas pārskatu, lai izprastu DNS mērķi. Ģenētiskajā kodā ir gēni, taču tieši tā dēļ tam nebūtu nekādu seku. Kopumā ir nepieciešams olbaltumvielu komplekss, ko sauc RNS polimerāze "nolasa" šo gēnu un pārraksta to uz cita veida nukleīnskābes ķēdi, ko sauc par “Messenger RNS” (mRNS), kas sastāv tikai no nolasītā gēna fragmenta.

Ir nepieciešams, lai šī iegūtā RNS tiktu pārvērsta gala produktā, kas ir neviens cits kā proteīns, ko veido cits molekulārais komplekss, kas pazīstams kā ribosoma, kas sintezē olbaltumvielu no mRNS. Skaidri saprotot, kā tas darbojas, Es turpinu.

Epigenētiskie mehānismi

DNS ir ļoti liela struktūra, kas cilvēku gadījumā ir gandrīz divus metrus gara, daudz lielāka nekā jebkuras šūnas diametrs.

Daba ir gudra un atrada metodi, kā krasi samazināt izmēru un iesaiņot to šūnas kodolā: pateicoties strukturālie proteīni, ko sauc par "histoniem", kas ir sagrupēti astoņās grupās, veidojot nukleosomu, atbalsta DNS virkni, lai ap to apietu un atvieglotu locīšanos.

DNS virkne nav pilnībā saspiesta, atstājot daļas brīvākas, lai šūna varētu veikt savas funkcijas. Patiesība ir tāda, ka locīšana apgrūtina RNS polimerāzes gēnu nolasīšanu, tāpēc dažādās šūnās tā ne vienmēr tiek salocīta vienādi. Neļaujot piekļūt RNS polimerāzei, tā jau ir kontrolējot gēnu ekspresiju nemainot secību.

Būtu ļoti vienkārši, ja tas būtu tikai šis, bet gan epigenoms izmanto arī ķīmiskos marķierus. Vispazīstamākā ir DNS metilēšana, kas sastāv no metilgrupas (-CH3) piesaistes dezoksiribonukleīnskābei. Šī zīme atkarībā no tās izvietojuma var gan stimulēt gēna lasīšanu, gan novērst to, ka to sasniedz RNS polimerāze.

Vai epigenoms ir iedzimts?

Nemainīgais genoms tiek mantots no katra indivīda vecākiem. Bet vai tas pats notiek ar epigenomu? Šis jautājums ir izraisījis daudz diskusiju un šaubu.

Atcerieties, ka atšķirībā no ģenētiskā koda epigenoms ir dinamisks. Ir zinātniskas grupas, kas ir pārliecinātas, ka tā ir arī iedzimta, un visbiežāk izmantotais piemērs ir a gadījums ar ciematu Zviedrijā, kur badu pārdzīvojušo vecvecāku mazbērni dzīvo ilgāk, it kā tas būtu epigenetika.

Galvenā šāda veida pētījumu problēma ir tā, ka tajos nav aprakstīts process, bet tie ir tikai minējumi bez demonstrācijas, kas atrisina šaubas.

Kas attiecas uz tiem, kuri uzskata, ka epigenoms nav iedzimts, viņi ir balstīti uz pētījumu, kas atklāj gēnu saimi, kuras galvenā funkcija ir restartējiet epigenomu zigotā. Tomēr tas pats pētījums skaidri norāda, ka epigenoms netiek pilnībā atsākts, bet 5% gēnu izbēg no šī procesa, atstājot atvērtas nelielas durvis.

Epigenetikas nozīme

Epigenetikas izpētei tiek piešķirta nozīme, ka tā var būt ceļš izpētīt un izprast dzīves procesus Kā novecošanās, garīgie procesi vai cilmes šūnas.

Joma, kurā tiek iegūti vairāk rezultātu, ir izpratne par ES bioloģiju Vēzis, meklējot mērķus, lai radītu jaunus zāļu terapijas lai cīnītos ar šo slimību.

Novecošanās

Kā tekstā minēts iepriekš, katrā šūnā epigenoms mainās atkarībā no attīstības pakāpes, kurā atrodas persona.

Pētījumi to ir pierādījuši. Piemēram, ir novērots, ka cilvēka smadzenēs genoms atšķiras no dzimšanas līdz briedumam, kamēr pieaugušā vecumā līdz pat vecumdienām tas paliek stabils. Novecošanas laikā atkal notiek izmaiņas, bet šoreiz uz leju, nevis uz augšu.

Šajā pētījumā viņi koncentrējās uz DNS metilācijām, redzot, ka vairāk to radās pusaudža gados un samazinājās vecumdienās. Šajā gadījumā, metilēšanas trūkums kavē RNS polimerāzes darbu, kas noved pie neironu efektivitātes samazināšanās.

Kā pielietojums novecošanas izpratnei ir pētījums, kurā DNS metilēšanas modeļi asins līnijas šūnās tiek izmantoti kā bioloģiskā vecuma rādītāji. Dažreiz hronoloģiskais vecums nesakrīt ar bioloģisko vecumu, un, izmantojot šo modeli, ir iespējams konkrētāk uzzināt pacienta veselības stāvokli un mirstību.

Vēzis un patoloģijas

Vēzis sastāv no šūnas, kas nez kāpēc pārstāj specializēties tās izcelsmes audos un sāk uzvesties tā, it kā tā būtu nediferencēta šūna, neierobežojot tās vairošanos un neizstumjot citus audi.

Loģiski ir normāli domāt, ka izmaiņas epigenomā var izraisīt šūnas vēža attīstību ietekmējot gēnu ekspresiju.

DNS ir gēni, kas pazīstami kā "vēža slāpētāji"; pats nosaukums norāda, kāda ir tā funkcija. Nu, dažos vēža gadījumos ir redzams, ka šie gēni tiek metilēti tā, ka tie inaktivē gēnu.

Pašlaik tā cenšas izpētīt, vai epigenetika ietekmē cita veida patoloģijas. Ir pierādījumi, kas liecina, ka tas ir iesaistīts arī arteriosklerozē un dažos garīgo slimību veidos.

Medicīniski pielietojumi

Farmācijas industrija ir pievērsusies epigenomam, kas, pateicoties dinamiskumam, ir iespējams mērķis turpmākajām terapijām. Tie jau tiek ieviesti praksē dažu vēža veidu ārstēšana, galvenokārt leikēmiju un limfomu gadījumā, kur zāles ir vērstas uz DNS metilēšanu.

Jāatzīmē, ka tas ir efektīvs, ja vien vēža izcelsme ir epigenētiska, nevis cita, piemēram, mutācija.

Tomēr lielākais izaicinājums ir iegūt visu informāciju par cilvēka epigenomu, secīgi sakārtojot cilvēka genomu. Ar plašākām zināšanām nākotnē varētu izdomāt vairāk personalizētu ārstēšanu un individualizēti, lai varētu zināt bojātā apgabala šūnu vajadzības konkrētam pacientam.

Zinātnei vajadzīgs vairāk laika

Epigenetika ir diezgan nesena pētījumu joma, un, lai tālāk izprastu šo tēmu, ir nepieciešami turpmāki pētījumi.

Skaidrs ir tas, ka epigenetika sastāv no gēnu ekspresijas noteikumiem tie nemaina DNS secību. Nereti piemīt kļūdaini epigenetikas pieminējumi, piemēram, mutāciju gadījumos.