Kaj je epigenetika? Ključi za razumevanje

Kako pomembna je DNA Genetska koda je ključni del življenja , ki v primeru ljudi shrani podatke, ki omogočajo telesu, da se razvije med skoraj 20.000 genov, ki sestavljajo genom. Vse celice istega telesa imajo enako DNK.

Torej, kako je mogoče, da delujejo drugače? Ali bolje, kako je nevron nevron in ne hepatocit, če predstavljajo isto DNA? Odgovor je v epigenetiki .

• Povezani članek: "Genetika in vedenje: ali geni odločajo, kako ukrepamo?"

Kaj je epigenetika?

Čeprav vsebuje informacije, veriga deoksiribonukleinske kisline ni vse, saj je pomembna komponenta, ki je okolje. Tu gre pripisati epigenetiki, "o genetiki" ali "poleg genetike".

Obstajajo dejavniki zunaj genetske kode, ki urejajo izražanje različnih genov, vendar vedno zaporedje DNA zaporedja nepoškodovano. To je mehanizem, ki ima svoj pomen: če bi bili vsi geni aktivni hkrati, to ne bi bilo dobro, za kar je potreben nadzor nad izrazom.

Poimenovanje epigenetika je skotski genetik Conrad Hal Waddington leta 1942 skliceval preučevanje razmerja med geni in okoljem .

Enostaven način razumevanja epigeneze mi je dobil dober prijatelj s tem primerom: če mislimo, da je DNA knjižnica, so geni knjige in genska ekspresija je knjižničarka. Ampak knjižnice sami, prah, police, požari ... vse, kar ovira ali pomaga bibliotekarju dostopati do knjig bi bilo epigenetika.

Resničnost je to Človeški genom sestavlja več kot 20.000 genov , vendar ti niso vedno aktivni hkrati. Glede na vrsto celice je, na kakšni stopnji razvoja je organizem ali celo okolje, v katerem posameznik živi, ​​bo nekaj aktivnih genov, drugi pa ne. Prisotnost skupine beljakovin, ki je odgovorna za nadzor izražanja genov brez spreminjanja zaporedja DNA, to je, na primer, brez povzročanja mutacij ali translokacij, to dovoljuje.

Poznavanje epigenoma

Koncept epigenoma je bil rojen kot posledica pojavljanja epigenetike in ni več kot vse sestavine, ki so del te ureditve genske ekspresije.

Za razliko od genoma, ki ostaja stabilen in nespremenljiv od rojstva do starosti (ali bi moral biti), je epigenom dinamičen in spremenljiv. Skozi razvoj se spreminja, lahko vpliva okolje , in ni enak glede na vrsto celice. Da bi dosegli okoljski učinek, je bilo ugotovljeno, da poraba tobaka negativno vpliva na epigenom, ki daje prednost pojavu raka.

Pred nadaljevanjem je potreben kratek pregled genetike, da bi razumeli namen DNK. Genetska koda vsebuje gene, vendar zaradi tega ne bi imela nobenih posledic. Na splošno je potrebno, da se imenuje beljakovinski kompleks RNA polimeraza "prebere" ta gen in jo prepisi na drugo vrsto nukleinske kislinske verige, imenovane "messenger RNA" (mRNA), ki vsebuje le fragment branja genov.

Potrebno je, da se ta pridobljena RNA pretvori v končni proizvod, ki ni nič drugega kot protein, ki ga tvori drug molekularni kompleks, imenovan ribosom, ki sintetizira protein iz mRNA. Potem, ko sem jasno, kako deluje, nadaljujem.

Epigenetski mehanizmi

DNA je zelo velika struktura, ki ima pri človeku dolžina skoraj dva metra veliko večja od premera katere koli celice.

Narava je modra in je našla metodo, ki drastično zmanjša velikost in jo pakira v jedro celice: hvala strukturni proteini, imenovani "histones" , ki so razvrščeni v skupine po osmih, da tvorijo nukleozome, podpirajo DNA verigo, tako da se obloga okoli njega in olajša zlaganje.

Veriga DNK ni popolnoma kompaktna, zato je celica več prostih delov za izvajanje svojih funkcij. Resnica je, da zlaganje otežuje branje genov z RNA polimerazo, zato je v različnih celicah vedno ni enako zloženo. Če ne dovolite dostopa do polimeraze RNA, ste izvajanje nadzora nad izražanjem genov brez spreminjanja zaporedja.

Bilo bi zelo preprosto, če bi bilo samo to, ampak epigenome Uporablja tudi kemične označevalce . Najbolj znana je metilacija DNA, ki jo sestavlja vezava metilne skupine (-CH3) na deoksiribonukleinsko kislino.Ta oznaka, odvisno od njegove namestitve, lahko tako stimulira branje gena in preprečuje njegovo doseganje s polimerazo RNA.

Ali je epigenome podedovan?

Genom, ki je nespremenljiv, je podedovan vsakega od staršev posameznika. Toda ali se isto dogaja z epigenomom? Ta tema je prinesla veliko spornosti in dvomov.

Ne pozabite, da je v nasprotju z genetsko kodo epigenome dinamičen. Obstajajo znanstvene skupine, ki so prepričane, da so tudi podedovane, in najbolj ponavljajoči se primer, ki je izpostavljen, je primer vasi na Švedskem, kjer vnuke starih staršev, ki so šli skozi lakoto, živijo dlje, kot da bi bili posledica epigenetike.

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

Kar se tiče tistih, ki verjamejo, da epigenom ni podedovan, temeljijo na študiji, ki razkriva družino genov, katerih glavna naloga je ponovno zaženite epigenome v zigotu . Vendar pa v isti študiji jasno izhaja, da se epigenom ne ponovi v celoti, vendar ta 5% genov pobegne iz tega procesa, tako da ostanejo majhna vrata odprta.

Pomen epigenetike

Pomembnost, ki jo daje študiji epigenetike, je, da je to lahko pot raziskati in razumeti življenjske procese kot so staranje, duševni procesi ali izvorne celice.

Področje, na katerem se pridobivajo več rezultatov, je razumevanje biologije raka, ki išče cilje za pridobivanje novih farmakoloških zdravil za boj proti tej bolezni.

Staranje

Kot je bilo že omenjeno v besedilu, se epigenom v vsaki celici spreminja glede na stopnjo razvoja, v kateri je oseba.

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

V tej študiji so se osredotočili na metilacije DNK, saj so se v času mladostne generacije bolj rodili in so se spustili v starosti. V tem primeru, pomanjkanje metiliranja ovira delo RNK polimeraze , kar povzroči zmanjšanje učinkovitosti s pomočjo nevronov.

Kot vloga za razumevanje staranja obstaja študija, ki uporablja vzorce metiliranja DNA v celicah krvnih celic kot kazalce biološke starosti. Občasno se kronološka starost ne ujema z biološko starostjo, z uporabo tega vzorca pa bi lahko bolj konkretno vedeli bolnikovega zdravstvenega stanja in umrljivosti.

Rak in patologije

Rak je sestavljen iz celice, ki zaradi nekega razloga preneha biti specializirana za njegovo izvorno tkivo in se začne obnašati, kot da bi bila nediferencirana celica, ne da bi omejila njegovo širjenje ali se preselila v druga tkiva.

Z logiko je normalno razmišljati o spremembah epigenoma lahko povzroči, da celica postane rakasta z vplivom na izražanje genov.

V DNK obstajajo geni, ki so znani kot "supresorji raka" ; svoje ime označuje, kakšna je njegova funkcija. No, v nekaterih primerih raka je bilo ugotovljeno, da so ti geni metilirani, tako da inaktivirajo gen.

Trenutno je cilj raziskati, ali epigenetika vpliva na druge vrste patologij. Obstajajo dokazi, ki kažejo, da je vključena tudi v arteriosklerozo in nekatere vrste duševnih bolezni.

Medicinske aplikacije

Farmacevtska industrija ima svoje oči na epigenome, ki je zahvaljujoč njegovi dinamičnosti izvedljiv cilj za prihodnje terapije. V praksi se že izvajajo zdravljenja pri nekaterih vrstah raka , predvsem pri levkemijah in limfoma, kjer je zdravilo namenjeno metilaciji DNA.

Treba je opozoriti, da je to učinkovito, če je izvor raka epigenetičen in ne drugi, na primer z mutacijo.

Največji izziv pa je pridobiti vse informacije o človeškem epigenemu s sekvenco človeškega genoma. S širšim znanjem v prihodnosti lahko načrtujete bolj prilagojene tretmaje in individualizirani, da bi lahko vedeli potrebe celic poškodovanega območja pri določenem bolniku.

Znanost potrebuje več časa

Epigenetika je dokaj nedavno področje raziskav, zato je za razumevanje te teme potrebno nadaljnje študije.

Kar mora biti jasno, je epigenetika sestavljajo predpisi o genskem izrazu ki ne spreminjajo zaporedja DNA. Nenavadno je, da na primer najdemo napačne reference na epigenetiko v primerih mutacij.

Holografska Kinetika 4/14 (April 2024).