Epigenetik nedir? Bunu anlamanın anahtarları

DNA'nın ne kadar önemli olduğu. Genetik kod hayatın temel taşıdırinsan söz konusu olduğunda, organizmanın genomu oluşturan yaklaşık 20.000 gen arasında gelişmesine izin veren bilgileri depolar. Herşey hücreler aynı vücudun DNA'sı aynı.

Peki, farklı davranmaları nasıl mümkün olabilir? Daha doğrusu nasıl nöron Aynı DNA'ya sahiplerse hepatosit değil de nöron mu? Cevap epigenetikte yatıyor.

• İlgili makale: "Genetik ve davranış: Nasıl davranacağımıza genler mi karar veriyor?”

epigenetik nedir?

Bilgileri içermesine rağmen, deoksiribonükleik asit zinciri her şey değildir, çünkü önemli bir bileşen olan çevre vardır. Epigenetik terimi, "genetik hakkında" veya "genetiğe ek olarak" geliyor.

düzenleyen genetik kodun dışında faktörler vardır. farklı genlerin ifadesi, ancak her zaman DNA dizisini sağlam tutuyor. Bu, ilgili olduğu bir mekanizmadır: eğer tüm genler aynı anda aktif olsaydı, ifade üzerinde bir kontrolün gerekli olduğu bu iyi bir şey olmazdı.

Epigenetik terimi, İskoç genetikçi Conrad Hal Waddington tarafından 1942'de genler ve çevre ilişkisinin incelenmesi.

İyi bir arkadaşım bana epigenezi anlamanın basit bir yolunu şu örnekle verdi: evet DNA'nın bir kütüphane olduğunu, genlerin kitap olduğunu ve gen ifadesinin kütüphaneci. Ama kütüphanelerin kendisi, toz, kitap rafları, ateşler... kütüphanecinin kitaplara erişmesini engelleyen veya yardım eden her şey epigenetik olacaktır.

Gerçek şu ki insan genomu 20.000'den fazla genden oluşur, ancak bunlar her zaman aynı anda etkin değildir. Hücrenin tipine, organizmanın gelişiminin hangi aşamasında olduğuna ve hatta bireyin yaşadığı çevrenin kendisine bağlı olarak, bazı aktif genler olacaktır, bazıları ise olmayacaktır. Gen ekspresyonunu kontrol etmekten sorumlu bir grup proteinin varlığı. DNA dizisini, yani mutasyonlara veya translokasyonlara neden olmadan değiştirin, örneğin, buna izin ver.

Epigenomu bilmek

Epigenom kavramı, epigenetiğin ortaya çıkmasının bir sonucu olarak doğdu ve bu, gen ifadesinin bu düzenlemesinin bir parçası olan tüm bileşenlerden başka bir şey değil.

Doğumdan yaşlılığa kadar sabit ve değişmez kalan (ya da öyle olması gereken) genomun aksine, epigenom dinamik ve değişkendir. Gelişim boyunca değişir, çevreden etkilenebilir, ve hücre tipine göre aynı değildir. Çevresel bir etki ortaya koymak için, tüketen olduğu görülmüştür. tütün kanser görünümünü destekleyen epigenom üzerinde olumsuz bir etkisi vardır.

Devam etmeden önce, DNA'nın amacını anlamak için genetiğin kısa bir incelemesi tavsiye edilir. Genetik kod genler içerir, ancak tam da bu nedenle bunun hiçbir sonucu olmayacaktır. Genel olarak, adı verilen bir protein kompleksi gereklidir. RNA polimeraz bu geni "okur" ve onu kopyalar. sadece okunan gen fragmanından oluşan "haberci RNA" (mRNA) adı verilen başka bir nükleik asit zinciri tipine.

Elde edilen bu RNA'nın başka bir protein tarafından oluşturulan bir proteinden başka bir şey olmayan nihai ürüne çevrilmesi gerekmektedir. mRNA'dan protein sentezleyen ribozom olarak bilinen moleküler kompleks. Nasıl çalıştığı konusunda net olmak, Devam ediyorum.

epigenetik mekanizmalar

DNA, insanlarda neredeyse iki metre uzunluğunda, herhangi bir hücrenin çapından çok daha büyük olan çok büyük bir yapıdır.

Doğa akıllıdır ve boyutunu büyük ölçüde küçültmenin ve hücre çekirdeğinin içine yerleştirmenin bir yöntemini buldu: "histon" adı verilen yapısal proteinlerNükleozomu oluşturmak için sekizli gruplar halinde gruplandırılan DNA sarmalının etrafını sarmasını ve katlanmasını kolaylaştırır.

DNA zinciri tamamen sıkıştırılmamıştır, bu da hücrenin işlevlerini yerine getirmesi için parçaları daha serbest bırakır. Gerçek şu ki, katlanma RNA polimerazın genleri okumasını zorlaştırır, bu yüzden farklı hücrelerde her zaman aynı şekilde katlanmaz. RNA polimeraza erişime izin vermeyerek, zaten gen ifadesi üzerinde kontrol uygulamak sırayı değiştirmeden.

Sadece bu olsaydı çok basit olurdu, ama epigenom ayrıca kimyasal belirteçler kullanır. En iyi bilineni, bir metil grubunun (-CH3) deoksiribonükleik aside bağlanmasından oluşan DNA metilasyonudur. Bu işaret, yerleşimine bağlı olarak hem bir genin okunmasını uyarabilir hem de RNA polimerazın ona ulaşmasını engelleyebilir.

Epigenom kalıtsal mı?

Değişmez olan genom kalıtsaldır. bir bireyin ebeveynlerinin her birinin. Fakat aynı şey epigenomda da oluyor mu? Bu konu birçok tartışmayı ve şüpheyi beraberinde getirdi.

Genetik kodun aksine epigenomun dinamik olduğunu unutmayın. Aynı zamanda kalıtsal olduğuna ikna olan bilimsel gruplar vardır ve ortaya koydukları en sık kullanılan örnek, İsveç'te kıtlık yaşayan büyükanne ve büyükbabaların torunlarının daha uzun yaşadığı bir köy vakası, sanki kıtlığın bir sonucuymuş gibi. epigenetik.

Bu tür çalışmaların temel sorunu, süreci tanımlamamaları, şüpheyi gideren bir kanıt olmadan yalnızca varsayımlar olmalarıdır.

Epigenomun kalıtsal olmadığına inananlara gelince, asıl işlevi gen ailesini ortaya çıkaran bir araştırmaya dayanıyorlar. zigotta epigenomu yeniden başlat. Ancak aynı çalışma, epigenomun tamamen yeniden başlamadığını, ancak genlerin %5'inin bu süreçten kaçarak küçük bir kapı açık bıraktığını açıkça ortaya koyuyor.

epigenetiğin önemi

Epigenetik çalışmasına verilen önem, bunun bir yol olabileceğidir. yaşam süreçlerini araştırmak ve anlamak olarak yaşlanma, zihinsel süreçler veya kök hücreler.

Daha fazla sonucun elde edildiği alan, biyolojinin anlaşılmasıdır. Kanser, yeni oluşturmak için hedefler arıyor ilaç tedavileri Bu hastalıkla savaşmak için.

yaşlanma

Metinde daha önce belirtildiği gibi, her hücredeki epigenom, kişinin bulunduğu gelişim aşamasına göre değişir.

Çalışmalar bunu kanıtlamıştır. Örneğin, gözlemlendi ki genom insan beyninde değişir doğumdan olgunluğa kadar, yetişkinlikte ise yaşlılığa kadar sabit kalır. Yaşlanma sırasında yine değişiklikler var ama bu sefer yukarı değil aşağı.

Bu çalışma için, ergenlik döneminde daha fazla üretildiğini ve yaşlılıkta azaldığını görerek DNA metilasyonlarına odaklandılar. Bu durumda, metilasyon eksikliği RNA polimerazın çalışmasını engeller, bu da nöronların verimliliğinde bir azalmaya yol açar.

Yaşlanmayı anlamak için bir uygulama olarak, biyolojik yaş göstergesi olarak kan bağı hücrelerinde DNA metilasyon kalıplarını kullanan bir çalışma var. Bazen kronolojik yaş biyolojik yaş ile örtüşmemekte ve bu kalıbın kullanılması ile hastanın sağlık durumu ve ölümlülüğünün daha somut bir şekilde bilinmesi mümkün olmaktadır.

Kanser ve patolojiler

Kanser bir nedenden dolayı menşe dokusunda uzmanlaşmayı bırakan ve büyümeye başlayan bir hücreden oluşur. proliferasyonunu sınırlamadan veya başkalarına hareket etmeden farklılaşmamış bir hücre gibi davranın Dokular.

Mantıksal olarak, epigenomdaki değişikliklerin olduğunu düşünmek normaldir. bir hücrenin kanserli olmasına neden olabilir gen ekspresyonunu etkileyerek

DNA'da var "kanser baskılayıcılar" olarak bilinen genler; kendi adı, işlevinin ne olduğunu gösterir. Eh, bazı kanser vakalarında bu genlerin, geni inaktive edecek şekilde metillendiği görülmüştür.

Şu anda epigenetiğin diğer patoloji türlerini etkileyip etkilemediği araştırılmaktadır. Damar sertliği ve bazı akıl hastalıklarında da rol oynadığına dair kanıtlar var.

Tıbbi uygulamalar

İlaç endüstrisi, dinamizmi sayesinde gelecekteki tedaviler için uygun bir hedef olan epigenom üzerine odaklanmıştır. Onlar zaten uygulanıyor bazı kanser türleri için tedaviler, esas olarak ilacın DNA metilasyonunu hedef aldığı lösemiler ve lenfomalarda.

Unutulmamalıdır ki, kanserin kökeni bir mutasyon gibi başka bir epigenetik değil de epigenetik olduğu sürece bu etkilidir.

Ancak en büyük zorluk, insan genomunun dizilenmesi yoluyla insan epigenomu hakkındaki tüm bilgileri elde etmektir. Daha geniş bilgi birikimiyle, gelecekte daha kişiselleştirilmiş tedaviler tasarlanabilir ve bireyselleştirilmiş, belirli bir hastada hasarlı bölgedeki hücrelerin ihtiyaçlarını bilmek.

Bilimin daha fazla zamana ihtiyacı var

Epigenetik oldukça yeni bir araştırma alanıdır ve konuyu daha iyi anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

Açık olması gereken şey, epigenetik gen ekspresyon düzenlemelerinden oluşur DNA dizisini değiştirmezler. Örneğin mutasyon vakalarında epigenetikten hatalı olarak bahsedilmesi alışılmadık bir durum değildir.