Шта је епигенетика? Кључеви за разумевање

Колико је ДНК важна. Генетски код је основа живота, која у случају људи складишти информације које омогућавају организму да се развије међу скоро 20 000 гена који чине геном. Све ћелије истог тела имају исту ДНК.

Па како могу да се понашају другачије? Него, како неко неурона да ли је то неурон, а не хепатоцит, ако имају исту ДНК? Одговор лежи у епигенетици.

• Повезани чланак: "Генетика и понашање: да ли гени одлучују о томе како ћемо се понашати?”

Шта је епигенетика?

Иако садржи информације, ланац деоксирибонуклеинске киселине није све, јер постоји важна компонента која је животна средина. Овде долази термин епигенетика, „о генетици“ или „поред генетике“.

Постоје фактори ван генетског кода који регулишу експресија различитих гена, али увек одржавајући секвенцу ДНК нетакнутом. То је механизам који има своју важност: да су сви гени активни истовремено, то не би било добро, за шта је неопходна контрола над експресијом.

Термин епигенетика сковао је шкотски генетичар Цонрад Хал Ваддингтон 1942. године да би се означио проучавање односа гена и околине.

Једноставан начин разумевања епигенезе дао ми је добар пријатељ овим примером: да мислимо да је ДНК библиотека, гени су књиге, а експресија гена је библиотекар. Али саме библиотеке, прашина, полице са књигама, пожари... све што спречава или помаже библиотекару да приступи књигама било би епигенетика.

Истина је таква људски геном се састоји од више од 20 000 гена, али они нису увек активни истовремено. У зависности од врсте ћелије, у којој фази развоја се налази организам или чак сама средина у којој појединац живи, постојаће неки активни гени, а други не. Присуство групе протеина која је одговорна за контролу експресије гена без модификовати секвенцу ДНК, односно без изазивања мутација или транслокација, на пример, дозволи ово.

Познавајући епигеном

Концепт епигенома рођен је као последица појаве епигенетике и он није ништа више од свих компонената које су део ове регулације експресије гена.

За разлику од генома, који остаје стабилан и непроменљив од рођења до старости (или би тако требало да буде), епигеном је динамичан и променљив. Током развоја се мења, могу бити под утицајем околине, и није исто према типу ћелије. Да би се постигао ефекат на животну средину, видело се да то троши дуван негативно утиче на епигеном, који фаворизује појаву рака.

Пре него што наставите, пожељан је кратак преглед генетике како бисте разумели сврху ДНК. Генетски код садржи гене, али баш из тог разлога то не би имало последица. Генерално, неопходно је да протеински комплекс тзв РНК полимераза „чита“ овај ген и транскрибује га на другу врсту ланца нуклеинских киселина названу „мессенгер РНА“ (мРНА), која се састоји само од очитаног фрагмента гена.

Неопходно је да се ова добијена РНК преведе у коначни производ, који је нико други него протеин, формиран од другог молекуларни комплекс познат као рибозом, који синтетише протеин из мРНК. Јасно како функционише, Ја настављам.

Епигенетски механизми

ДНК је врло велика структура, која је у случају људи дуга скоро два метра, много већа од пречника било које ћелије.

Природа је мудра и пронашла је методу за драстично смањење величине и спаковање у ћелијско језгро: захваљујући структурни протеини звани "хистони", који су груписани у групе од осам како би формирали нуклеозом, подржавају ланац ДНК да би га обавили и олакшали пресавијање.

Ланац ДНК није у потпуности збијен, остављајући делове слободнијим за обављање својих функција. Истина је да преклапање отежава читање гена РНК полимерази, због чега није увек пресавијена на исти начин у различитим ћелијама. Не дозвољавајући приступ РНК полимерази, то већ јесте вршећи контролу над експресијом гена без модификовања низа.

Било би врло једноставно да је само ово, већ епигеном такође користи хемијске маркере. Најпознатија је ДНК метилација, која се састоји од везивања метилне групе (-ЦХ3) за деоксирибонуклеинску киселину. Ова ознака, у зависности од смештаја, може и да стимулише читање гена и да спречи да га РНА полимераза достигне.

Да ли је епигеном наслеђен?

Геном, који је непроменљив, наслеђује се сваког од родитеља појединца. Али, да ли се исто дешава и са епигеномом? Ово питање је донело много контроверзи и недоумица.

Запамтите да је, за разлику од генетског кода, епигеном динамичан. Постоје научне групе које су уверене да је и оно наслеђено, а најчешће коришћени пример који излажу је а случај села у Шведској у којем унуци бака и дека који су искусили глад живе дуже, као да је то последица епигенетика.

Главни проблем ове врсте студија је тај што они не описују процес, већ су само нагађања без демонстрације која разрешава сумњу.

Што се тиче оних који верују да епигеном није наследан, они се заснивају на студији која открива породицу гена чија је главна функција поново покрените епигеном у зиготи. Међутим, иста студија јасно показује да се епигеном не поново покреће у потпуности, већ да 5% гена побегне из овог процеса, остављајући отворена мала врата.

Значај епигенетике

Значај који се придаје проучавању епигенетике је у томе што је то можда пут истражити и разумети животне процесе Као старење, ментални процеси или матичне ћелије.

Поље у којем се постиже више резултата је у разумевању биологије Рак, тражећи циљеве за генерисање нових терапије лековима за борбу против ове болести.

Старење

Као што је раније поменуто у тексту, епигеном се у свакој ћелији мења у зависности од степена развоја у коме се особа налази.

Студије су то доказале. На пример, примећено је да геном варира у људском мозгу од рођења до зрелости, док у зрелим годинама до дубоке старости остаје стабилан. Током старења поново долази до промена, али овај пут према доле уместо према горе.

За ову студију фокусирали су се на ДНК метилацију, видећи да се више генерише током адолесценције, а смањује у старости. У овом случају, недостатак метилације омета рад РНК полимеразе, што доводи до смањења ефикасности неурона.

Као апликација за разумевање старења постоји студија која користи узорке метилације ДНК у ћелијама крвних линија као показатеље биолошке старости. Понекад се хронолошка старост не поклапа са биолошком, а употребом овог обрасца могуће је на конкретнији начин знати здравствено стање и морталитет пацијента.

Рак и патологије

Рак састоји се од ћелије која из неког разлога престаје да буде специјализована за своје ткиво порекла и почиње да понашати се као да је недиференцирана ћелија, без ограничавања њене пролиферације или расељавања других марамице.

Логично је нормално мислити да се промене у епигеному може проузроковати да ћелија постане канцерогена утичући на експресију гена.

У ДНК постоје гени познати као "супресори рака"; сопствено име указује на то која је његова функција. Па, у неким случајевима рака је виђено да су ови гени метилирани на такав начин да инактивирају ген.

Тренутно се тражи да се проучи да ли епигенетика утиче на друге врсте патологија. Постоје докази који указују на то да је такође укључен у артериосклерозу и неке врсте менталних болести.

Медицинске примене

Фармацеутска индустрија је усмерена на епигеном, који је захваљујући својој динамичности изводљив циљ будућих терапија. Они се већ примењују у пракси лечење неких врста карцинома, углавном код леукемија и лимфома, где лек циља метилацију ДНК.

Треба напоменути да је ово ефикасно све док је порекло рака епигенетско, а не неко друго, као што је мутација.

Међутим, највећи изазов је добити све информације о људском епигеному секвенцирањем хуманог генома. Са ширим знањем, у будућности могли би се осмислити персонализованији третмани и индивидуализован, како би могао знати потребе ћелија оштећеног подручја код одређеног пацијента.

Науци треба више времена

Епигенетика је прилично недавно поље истраживања и потребна су даља проучавања како би се даље разумело предмет.

Оно што мора бити јасно је та епигенетика састоји се од прописа о експресији гена они не модификују секвенцу ДНК. Неријетко се могу наћи погрешна помињања епигенетике у случајевима мутација, на примјер.