Что такое эпигенетика? Ключи к пониманию этого

Насколько важна ДНК. Генетический код - стержень жизни, который в случае человека хранит информацию, которая позволяет организму развиваться среди почти 20 000 генов, составляющих геном. Все клетки одного и того же тела имеют одинаковую ДНК.

Так как же они могут действовать иначе? Скорее, как нейрон это нейрон, а не гепатоцит, если у них одинаковая ДНК? Ответ кроется в эпигенетике.

• Статья по теме: "Генетика и поведение: решают ли гены, как мы действовать?”

Что такое эпигенетика?

Несмотря на то, что он содержит информацию, цепь дезоксирибонуклеиновой кислоты - это еще не все, поскольку существует важный компонент - окружающая среда. Здесь идет термин «эпигенетика», «о генетике» или «помимо генетики».

Есть факторы, внешние по отношению к генетическому коду, которые регулируют экспрессия различных генов, но всегда сохраняя последовательность ДНК нетронутой. Это механизм, который имеет свою актуальность: если бы все гены были активны одновременно, это было бы плохо, для чего необходим контроль над экспрессией.

Термин эпигенетика был введен шотландским генетиком Конрадом Хэлом Уоддингтоном в 1942 году для обозначения изучение взаимоотношений генов и окружающей среды.

Один хороший друг дал мне простой способ понять эпигенез на следующем примере: да мы думаем, что ДНК - это библиотека, гены - это книги, а экспрессия генов - это библиотекарь. Но сами библиотеки, пыль, книжные полки, пожары... все, что мешает или помогает библиотекарю получить доступ к книгам, было бы эпигенетикой.

Правда в том, что геном человека состоит из более чем 20000 генов, но они не всегда активны одновременно. В зависимости от типа клетки, стадии развития организма или даже самой среды, в которой живет особь, одни гены будут активными, а другие - нет. Наличие группы белков, отвечающих за контроль экспрессии генов без изменять последовательность ДНК, то есть не вызывая мутаций или транслокаций, например, разрешите это.

Зная эпигеном

Концепция эпигенома родилась как следствие появления эпигенетики, и это не что иное, как все компоненты, которые являются частью этой регуляции экспрессии генов.

В отличие от генома, который остается стабильным и неизменным от рождения до старости (по крайней мере, так должно быть), эпигеном динамичен и изменчив. В процессе разработки он меняется, могут быть затронуты окружающей средой, и это не то же самое в зависимости от типа ячейки. Чтобы оказать влияние на окружающую среду, было замечено, что потребление табак он отрицательно влияет на эпигеном, что способствует возникновению рака.

Прежде чем продолжить, рекомендуется сделать краткий обзор генетики, чтобы понять назначение ДНК. В генетическом коде есть гены, но по этой причине это не имело бы никаких последствий. Вообще необходимо, чтобы белковый комплекс под названием РНК-полимераза «читает» этот ген и транскрибирует его. к другому типу цепи нуклеиновой кислоты, называемой «информационной РНК» (мРНК), которая состоит только из фрагмента гена считывания.

Необходимо, чтобы полученная РНК транслировалась в конечный продукт, который представляет собой не что иное, как белок, образованный другим молекулярный комплекс, известный как рибосома, который синтезирует белок из мРНК. Четко понимая, как это работает, Я продолжаю.

Эпигенетические механизмы

ДНК - это очень большая структура, которая в случае человека составляет почти два метра в длину, что намного больше диаметра любой клетки.

Природа мудра и нашла способ резко уменьшить размер и упаковать его в ядро ​​клетки: благодаря структурные белки, называемые «гистонами», которые сгруппированы в группы по восемь, чтобы сформировать нуклеосому, поддерживают цепь ДНК, чтобы обернуть ее и облегчить сворачивание.

Нить ДНК не полностью уплотнена, что позволяет клетке более свободно выполнять свои функции. На самом деле сворачивание мешает РНК-полимеразе читать гены, поэтому в разных клетках она не всегда складывается одинаково. Не разрешая доступ к РНК-полимеразе, она уже осуществление контроля над экспрессией генов без изменения последовательности.

Было бы очень просто, если бы только это было, но эпигеном также использует химические маркеры. Наиболее известным является метилирование ДНК, которое заключается в присоединении метильной группы (-CH3) к дезоксирибонуклеиновой кислоте. Эта метка, в зависимости от ее расположения, может как стимулировать чтение гена, так и препятствовать его достижению РНК-полимеразой.

Передается ли эпигеном по наследству?

Геном, который неизменен, передается по наследству каждого из родителей человека. Но происходит ли то же самое с эпигеномом? Этот вопрос вызвал много споров и сомнений.

Помните, что, в отличие от генетического кода, эпигеном динамичен. Есть научные группы, которые убеждены, что это тоже передается по наследству, и наиболее часто используемый пример - это случай с деревней в Швеции, где внуки бабушек и дедушек, переживших голод, живут дольше, как если бы это было следствием голода. эпигенетика.

Основная проблема с исследованиями такого типа заключается в том, что они не описывают процесс, а представляют собой лишь предположения без доказательств, разрешающих сомнения.

Что касается тех, кто считает, что эпигеном не передается по наследству, они основаны на исследовании, которое раскрывает семейство генов, основная функция которых перезапустить эпигеном в зиготе. Однако то же исследование показывает, что эпигеном не перезапускается полностью, но что 5% генов ускользают от этого процесса, оставляя небольшую дверь открытой.

Важность эпигенетики

Важность, которая придается изучению эпигенетики, состоит в том, что это может быть путь к исследовать и понимать жизненные процессы Как старение, психические процессы или стволовые клетки.

Область, в которой получают больше результатов, находится в понимании биологии Рак, ищем цели для создания новых лекарственная терапия бороться с этим недугом.

Старение

Как упоминалось ранее в тексте, эпигеном в каждой клетке меняется в зависимости от стадии развития, на которой находится человек.

Исследования доказали это. Например, было замечено, что геном меняется в человеческом мозгу от рождения до зрелости, а в зрелом возрасте до глубокой старости он остается стабильным. Во время старения снова происходят изменения, но на этот раз вниз, а не вверх.

В этом исследовании они сосредоточились на метилировании ДНК, поскольку они наблюдали, что их больше генерируется в подростковом возрасте и уменьшается в пожилом возрасте. В таком случае, отсутствие метилирования мешает работе РНК-полимеразы, что приводит к снижению эффективности нейронов.

В качестве приложения для понимания старения существует исследование, в котором паттерны метилирования ДНК в кровеносных клетках используются в качестве индикаторов биологического возраста. Иногда хронологический возраст не совпадает с биологическим возрастом, и с помощью этого шаблона можно более конкретно узнать о состоянии здоровья и смертности пациента.

Рак и патологии

Рак состоит из клетки, которая по какой-то причине перестает специализироваться в своей ткани происхождения и начинает вести себя так, как если бы это была недифференцированная клетка, не ограничивая ее размножение и не вытесняя другие ткани.

Логично предположить, что изменения в эпигеноме может привести к тому, что клетка станет злокачественной влияя на экспрессию генов.

В ДНК есть гены, известные как «супрессоры рака»; его собственное имя указывает, какова его функция. Что ж, в некоторых случаях рака было замечено, что эти гены метилированы таким образом, что они инактивируют ген.

В настоящее время он пытается изучить, влияет ли эпигенетика на другие типы патологий. Есть данные, позволяющие предположить, что он также участвует в артериосклерозе и некоторых типах психических заболеваний.

Медицинские приложения

Фармацевтическая промышленность нацелена на эпигеном, который благодаря своей динамичности является реальной целью для будущих методов лечения. Они уже претворяются в жизнь лечение некоторых видов рака, в основном при лейкозах и лимфомах, где лекарство нацелено на метилирование ДНК.

Следует отметить, что это эффективно до тех пор, пока происхождение рака является эпигенетическим, а не другим, например мутацией.

Однако самая большая проблема - получить всю информацию об эпигеноме человека путем секвенирования генома человека. С более широкими знаниями в будущем могут быть разработаны более индивидуальные процедуры и индивидуализированы, чтобы знать потребности клеток поврежденной области у конкретного пациента.

Науке нужно больше времени

Эпигенетика - это относительно недавняя область исследований, и необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять этот предмет.

Что должно быть ясно, так это то, что эпигенетика состоит из регуляций экспрессии генов они не изменяют последовательность ДНК. Нередко можно встретить ошибочные упоминания эпигенетики, например, в случаях мутаций.