Що таке епігенетика? Ключі до його розуміння

Наскільки важлива ДНК. Генетичний код - це опора життя, який у випадку з людиною зберігає інформацію, яка дозволяє організму розвиватися серед майже 20 000 генів, що складають геном. Всі клітин одного і того ж тіла мають однакову ДНК.

То як вони можуть діяти інакше? Швидше, як це робиться нейрон це нейрон, а не гепатоцит, якщо вони мають однакову ДНК? Відповідь криється в епігенетиці.

• Пов’язана стаття: "Генетика та поведінка: чи гени вирішують, як ми діятимемо?”

Що таке епігенетика?

Незважаючи на те, що він містить інформацію, ланцюг дезоксирибонуклеїнової кислоти - це далеко не все, оскільки існує важливий компонент, який є довкіллям. Ось термін епігенетика, "про генетику" або "на додаток до генетики".

Є фактори, зовнішні від генетичного коду, які регулюють експресія різних генів, але завжди зберігаючи цілісність послідовності ДНК. Це механізм, який має свою актуальність: якби всі гени були активними одночасно, це не було б добре, для чого необхідний контроль над експресією.

Термін епігенетика був введений шотландським генетиком Конрадом Хелом Ваддінгтоном в 1942 році для позначення

вивчення взаємозв'язку генів і середовища.

Простий спосіб зрозуміти епігенез мені дав добрий друг на цьому прикладі: так ми думаємо, що ДНК - це бібліотека, гени - це книги, а експресія генів - це бібліотекар. Але самі бібліотеки, пил, книжкові полиці, пожежі... все, що заважає або допомагає бібліотекареві отримати доступ до книг, було б епігенетикою.

Правда в тому геном людини складається з понад 20 000 генів, але вони не завжди активні одночасно. Залежно від типу клітини, на якій стадії розвитку знаходиться організм або навіть саме середовище, де живе індивід, будуть існувати одні активні гени, а інші ні. Наявність групи білків, яка відповідає за контроль експресії генів без модифікувати послідовність ДНК, тобто, не викликаючи мутацій або транслокацій, наприклад, дозволити це.

Знаючи епігеном

Концепція епігеному народилася як наслідок появи епігенетики, і це не що інше, як усі компоненти, які є частиною цієї регуляції експресії генів.

На відміну від геному, який залишається стабільним і незмінним від народження до старості (або так повинно бути), епігеном є динамічним і мінливим. Протягом розвитку він змінюється, може впливати навколишнє середовище, і це не однаково за типом клітини. Щоб зробити екологічний ефект, було виявлено, що споживає тютюн це негативно впливає на епігеном, що сприяє появі раку.

Перш ніж продовжувати, бажано провести короткий огляд генетики, щоб зрозуміти призначення ДНК. Генетичний код містить гени, але саме з цієї причини це не мало б наслідків. Загалом, необхідно, щоб білковий комплекс називався РНК-полімераза «зчитує» цей ген і транскрибує його до іншого типу ланцюга нуклеїнових кислот, що називається «РНК-месенджер» (мРНК), який складається лише з зчитуваного фрагмента гена.

Необхідно, щоб ця отримана РНК була перетворена в кінцевий продукт, який є не ким іншим, як білком, утвореним іншим молекулярний комплекс, відомий як рибосома, який синтезує білок з мРНК. Чітко розуміючи, як це працює, Я продовжую.

Епігенетичні механізми

ДНК - це дуже велика структура, яка у випадку людини має майже два метри довжини, набагато більшу за діаметр будь-якої клітини.

Природа мудра і знайшла спосіб різко зменшити розмір і упакувати його всередині клітинного ядра: завдяки структурні білки, що називаються "гістонами", які згруповані у групи по вісім для утворення нуклеосоми, підтримують ланцюг ДНК, щоб обернутися навколо неї та полегшити згортання.

Ланцюг ДНК не повністю ущільнюється, залишаючи частини вільнішими для клітини для виконання своїх функцій. Істина полягає в тому, що згортання ускладнює РНК-полімеразі зчитування генів, через що вона не завжди складається однаково в різних клітинах. Не дозволяючи доступу до РНК-полімерази, це вже є здійснення контролю над експресією генів без зміни послідовності.

Було б дуже просто, якби це було лише це, але епігеном також використовує хімічні маркери. Найвідомішим є метилювання ДНК, яке складається з приєднання метильної групи (-CH3) до дезоксирибонуклеїнової кислоти. Цей знак, залежно від його розміщення, може як стимулювати зчитування гена, так і перешкоджати його досягненню РНК-полімеразою.

Епігеном успадковується?

Геном, який є незмінним, передається у спадок кожного з батьків окремої людини. Але, чи те саме відбувається з епігеномом? Це питання викликало багато суперечок та сумнівів.

Пам’ятайте, що, на відміну від генетичного коду, епігеном є динамічним. Є наукові групи, які впевнені, що воно також передається у спадок, і найчастіше вживаним прикладом є випадок із селом у Швеції, де онуки бабусь і дідусів, які пережили голод, живуть довше, ніби це було наслідком епігенетика.

Основна проблема цих типів досліджень полягає в тому, що вони не описують процес, а є лише здогадками без демонстрації, яка вирішує сумнів.

Що стосується тих, хто вважає, що епігеном не передається у спадок, вони базуються на дослідженні, яке виявляє сімейство генів, основною функцією яких є перезапустіть епігеном у зиготі. Однак те саме дослідження дає зрозуміти, що епігеном не перезапускається повністю, але 5% генів виривається з цього процесу, залишаючи відкритими маленькі двері.

Значення епігенетики

Важливе значення, яке приділяється вивченню епігенетики, полягає в тому, що це може бути шляхом досліджувати і розуміти життєві процеси Як старіння, психічні процеси або стовбурові клітини.

Сфера, в якій отримується більше результатів, полягає у розумінні біології СРСР Рак, шукаючи цілі для створення нових медикаментозна терапія для боротьби з цією хворобою.

Старіння

Як згадувалося раніше в тексті, епігеном у кожній клітині змінюється відповідно до стадії розвитку, на якій знаходиться людина.

Дослідження це довели. Наприклад, було помічено, що геном змінюється в мозку людини від народження до зрілості, тоді як у зрілому віці до глибокої старості він залишається стабільним. Під час старіння знову відбуваються зміни, але цього разу вниз, а не вгору.

У цьому дослідженні вони зосередилися на метилюванні ДНК, бачачи, що більше їх генерується в підлітковому віці і зменшується в старості. В цьому випадку, відсутність метилювання перешкоджає роботі РНК-полімерази, що призводить до зниження ефективності нейронів.

Як додаток для розуміння старіння існує дослідження, яке використовує схеми метилювання ДНК у клітинах крові як показники біологічного віку. Іноді хронологічний вік не збігається з біологічним, і з використанням цієї схеми можна більш конкретно дізнатися про стан здоров’я та смертність пацієнта.

Рак і патології

Рак складається з клітини, яка з якихось причин перестає спеціалізуватися на своїй тканині походження і починає поводитись так, ніби це була недиференційована клітина, не обмежуючи її розповсюдження та не витісняючи інших тканин.

Логічно, нормально думати, що зміни в епігеномі може спричинити ракову клітину впливаючи на експресію генів.

У ДНК є гени, відомі як "супресори раку"; власна назва вказує на те, яка його функція. Ну, в деяких випадках раку було помічено, що ці гени метилюються таким чином, що вони інактивують ген.

В даний час вона намагається вивчити, чи впливає епігенетика на інші типи патологій. Існують дані, які свідчать про те, що він також бере участь у атеросклерозі та деяких типах психічних захворювань.

Медичні програми

Фармацевтична промисловість спрямована на епігеном, який завдяки своїй динамічності є можливою мішенню для подальшої терапії. Їх вже застосовують на практиці лікування деяких видів раку, головним чином при лейкозах та лімфомах, де препарат спрямований на метилювання ДНК.

Слід зазначити, що це ефективно, доки походження раку є епігенетичним, а не іншим, наприклад, мутацією.

Однак найбільшим викликом є ​​отримання всієї інформації про епігеном людини шляхом послідовного послідовності геному людини. Маючи ширші знання, у майбутньому можуть бути розроблені більш персоналізовані методи лікування та індивідуалізований, щоб мати можливість знати потреби клітин пошкодженої ділянки у конкретного пацієнта.

Науці потрібно більше часу

Епігенетика - досить недавня область досліджень, і для подальшого розуміння предмета необхідні подальші дослідження.

Повинно бути зрозуміло, що це епігенетика складається з правил експресії генів вони не модифікують послідовність ДНК. Нерідко можна зустріти помилкові згадки про епігенетику у випадках мутацій, наприклад.