Kaj je epigenetika? Ključi za razumevanje

Kako pomembna je DNA. Genetski kod je ključni del življenja, da v primeru ljudi ohranja informacije, ki omogočajo organizmu, da se razvije med skoraj 20.000 genov, ki sestavljajo genom. Vse celice istega telesa imajo isto DNK.

Kako je torej mogoče, da delujejo drugače? Ali nevron je nevron in ne hepatocit, če predstavljajo isto DNK? Odgovor leži v epigenetiki.

• Sorodni članek: "Genetika in vedenje: ali se geni odločajo, kako bomo ukrepali?"

Kaj je epigenetika?

Čeprav vsebuje informacije, veriga deoksiribonukleinske kisline ni vse, ker je pomembna komponenta, ki je okolje. Prihaja izraz epigenetika, "o genetiki" ali "poleg genetike"..

Obstajajo dejavniki zunaj genetske kode, ki urejajo izražanje različnih genov, vendar vedno ohranja DNA sekvenco nedotaknjeno. To je mehanizem, ki ima svoj pomen: če so bili vsi geni aktivni hkrati, ne bi bilo nobenega dobrega, za katerega je potreben nadzor nad izrazom..

Izraz epigenetika je sklenil škotski genetik Conrad Hal Waddington leta 1942, na katerega se sklicuje proučevanje odnosa genov in okolja.

Enostaven način razumevanja epigeneze mi je dal dober prijatelj s tem primerom: če mislimo, da je DNK knjižnica, so geni knjige in genetski izraz je knjižničar. Ampak knjižnice same, prah, police, požari ... vse, kar preprečuje ali pomaga knjižničarju dostopati do knjig, bi bilo epigenetika.

V resnici je to Človeški genom sestavlja več kot 20.000 genov, vendar niso vedno aktivni hkrati. Glede na vrsto celice je, na kateri stopnji razvoja je organizem ali celo okolje, v katerem posameznik živi, ​​bodo prisotni nekateri aktivni geni, drugi pa ne. Prisotnost skupine beljakovin, ki je odgovorna za nadzorovanje genske ekspresije brez spreminjanja zaporedja DNA, to je brez povzročanja mutacij ali translokacij, na primer omogoča to..

Poznavanje epigenoma

Koncept epigenoma se je rodil kot posledica pojava epigenetike in ni več kot vse sestavine, ki so del te regulacije izražanja genov..

Za razliko od genoma, ki ostaja stabilen in nespremenljiv od rojstva do starosti (ali bi moral biti), je epigenome dinamično in spremenljivo. Skozi razvoj se spreminja, lahko vpliva na okolje, in ni enako glede na tip celice. Okoljski učinek je pokazal, da uživanje tobaka negativno vpliva na epigenome, kar spodbuja pojav raka..

Pred nadaljevanjem je potreben kratek pregled genetike, da bi razumeli namen DNK. Genetski kod vsebuje gene, a ravno zaradi tega ne bi imelo nobenih posledic. Na splošno je potrebno, da se imenuje proteinski kompleks RNA polimeraza "bere" ta gen in ga prepiše na drugo vrsto verige nukleinskih kislin, imenovano "selitvena RNA" (mRNA), ki je sestavljena samo iz bralnega genskega fragmenta.

Potrebno je, da se ta RNA prevede v končni produkt, ki je nič drugega kot protein, ki ga tvori drugi molekulski kompleks, znan kot ribosom, ki sintetizira protein iz mRNA. Če sem jasno, kako deluje, nadaljujem.

Epigenetski mehanizmi

DNA je zelo velika struktura, ki ima pri človeku dolžino skoraj dveh metrov, veliko večjo od premera katere koli celice.

Narava je modra in je našla metodo, ki bi drastično zmanjšala velikost in ga pakirala v jedro celice: zahvaljujoč strukturni proteini, imenovani "histoni", ki so razvrščeni v skupine po osem, da tvorijo nukleosome, podpirajo verigo DNA, da jo ovijejo in olajšajo zlaganje.

DNA veriga se ne kompaktira v celoti, zato celici ostane več prostih delov za izvajanje svojih funkcij. Resnica je, da zlaganje otežuje branje genov z RNA polimerazo, zato ni vedno prepognjeno na enak način v različnih celicah. Če ne dovolite dostopa do RNA polimeraze, ste izvajanje nadzora nad izražanjem genov brez spreminjanja zaporedja.

Bilo bi zelo preprosto, če bi bilo to samo epigenom Uporablja tudi kemične označevalce. Najbolj znana je metilacija DNA, ki je sestavljena iz vezave metilne skupine (-CH3) na deoksiribonukleinsko kislino. Ta oznaka, odvisno od njene postavitve, lahko stimulira branje gena in prepreči, da bi ga dosegla RNA polimeraza..

Je epigenoma podedovana?

Genom, ki je nespremenljiv, je podedovan vsakega od staršev posameznika. Toda ali se enako dogaja z epigenome? Ta tema je prinesla veliko polemik in dvomov.

Ne pozabite, da je za razliko od genetske kode epigenoma dinamična. Obstajajo znanstvene skupine, ki so prepričane, da je tudi podedovana, najbolj izpostavljen primer pa je primer vasi na Švedskem, kjer vnuki starih staršev, ki so doživeli lakoto, živijo dlje, kot da bi bili posledica epigenetike..

Glavni problem te vrste študij je, da ne opisujejo procesa, ampak so le domneve brez demonstracije, ki rešuje dvom..

Za tiste, ki verjamejo, da epigenoma ni podedovana, temeljijo na študiji, ki razkriva družino genov, katere glavna funkcija je ponovno zaženite epigenome v zigoti. Vendar pa ista študija pojasnjuje, da se epigenoma ne začne popolnoma ponovno, ampak da 5% genov uide iz tega procesa, zaradi česar so majhna vrata odprta..

Pomen epigenetike

Pomen, ki ga ima študija epigenetike, je, da je to lahko način raziskati in razumeti življenjske procese staranje, duševni procesi ali izvorne celice.

Področje, na katerem je pridobljenih več rezultatov, je v razumevanju biologije raka, pri čemer išče cilje za ustvarjanje novih farmakoloških terapij za boj proti tej bolezni..

Staranje

Kot smo že omenili v besedilu, se epigenoma v vsaki celici spreminja glede na stopnjo razvoja, v kateri je oseba.

Obstajajo študije, ki so to dokazale. Na primer, ugotovljeno je bilo, da genom se v človeških možganih spreminja od rojstva do zrelosti, medtem ko v odrasli dobi, dokler ni v starosti, ostaja stabilna. Med staranjem se spet pojavijo spremembe, toda tokrat navzdol namesto navzgor.

V tej študiji so se osredotočili na metilacije DNA, saj so se v adolescenci bolj povečali in v starosti zmanjšali. V tem primeru, pomanjkanje metilacije ovira delo RNA polimeraze, kar vodi do zmanjšanja učinkovitosti nevronov.

Kot aplikacija za razumevanje staranja obstaja študija, ki uporablja vzorce metilacije DNA v celicah krvne linije kot indikatorje biološke starosti. Včasih kronološka starost ne sovpada z biološko starostjo in z uporabo tega vzorca se lahko bolj konkretno pozna bolnikovo zdravje in smrtnost..

Rak in patologije

Rak je celica, ki iz nekega razloga preneha biti specializirana v izvornem tkivu in se začne obnašati kot nediferencirana celica, ne da bi omejila njeno širjenje ali premikanje v druga tkiva..

Logično je normalno misliti, da se spremeni v epigenome lahko povzroči, da celica postane rakava z vplivom na izražanje genov.

V DNK obstaja geni, ki so znani kot "zaviralci raka"; njegovo ime kaže, kakšna je njegova funkcija. V nekaterih primerih raka je bilo ugotovljeno, da so ti geni metilirani, tako da gen inaktivirajo.

Trenutno je cilj raziskati, ali epigenetika vpliva na druge vrste patologij. Obstajajo dokazi, ki nakazujejo, da je vpleten tudi v arteriosklerozo in pri nekaterih vrstah duševnih bolezni.

Medicinske aplikacije

Farmacevtska industrija ima svoje oči na epigenome, ki je zaradi svoje dinamike izvedljiv cilj za prihodnje terapije. V praksi se že izvajajo pri nekaterih vrstah raka, predvsem pri levkemijah in limfomih, kjer zdravilo cilja DNA metilacijo.

Opozoriti je treba, da je to učinkovito, dokler je izvor raka epigenetski in ne drug, kot na primer mutacija..

Največji izziv pa je pridobiti vse informacije o človeškem epigenomeu s pomočjo zaporedja človeškega genoma. S širšim znanjem, v prihodnosti lahko pripravite bolj osebno zdravljenje in individualizirati, da bi lahko poznali potrebe celic poškodovanega območja pri določenem pacientu.

Znanost potrebuje več časa

Epigenetika je precej nedavno področje raziskav, zato je za razumevanje te teme potrebno nadaljnje raziskovanje.

Jasno mora biti, da je epigenetika sestavljajo predpisi o genetskem izražanju ki ne spreminjajo zaporedja DNA. Ni nenavadno, da na primer najdemo napačno sklicevanje na epigenetiko v primerih mutacij.