Čo je to epigenetika? Kľúče k porozumeniu

Aká dôležitá je DNA. Genetický kód je kľúčovým kusom života, že v prípade ľudí uchováva informácie, ktoré umožňujú organizmu vyvinúť sa medzi takmer 20 000 génmi, ktoré tvoria genóm. Všetky bunky toho istého tela majú rovnakú DNA.

Ako je teda možné, že konajú inak? Alebo skôr ako neurón je neurón a nie hepatocyt, ak prezentujú tú istú DNA? Odpoveď spočíva v epigenetike.

• Súvisiaci článok: "Genetika a správanie: rozhodujú gény, ako konáme?"

Čo je epigenetika?

Hoci obsahuje informácie, reťazec kyseliny deoxyribonukleovej nie je všetko, pretože je tu dôležitá zložka, ktorou je životné prostredie. Tu prichádza termín epigenetika, "o genetike" alebo "okrem genetiky"..

Existujú faktory mimo genetického kódu, ktoré regulujú expresia rôznych génov, ale vždy zachovanie neporušenej sekvencie DNA. Je to mechanizmus, ktorý má svoj význam: ak by všetky gény boli aktívne súčasne, nebolo by to dobré, pre ktoré je kontrola nad výrazom nevyhnutná..

Termín epigenetika bol vytvorený škótskym genetikom Conradom Hallom Waddingtonom v roku 1942 s odkazom na štúdium vzťahu génov a prostredia.

Jednoduchý spôsob, ako porozumieť epigenéze, mi dal dobrý priateľ s týmto príkladom: ak si myslíme, že DNA je knižnica, gény sú knihy a genetická expresia je knihovník. Ale samotné knižnice, prach, poličky, požiare ... všetko, čo knihovníkovi bráni alebo pomáha knihovníkom pri prístupe k knihám, by bolo epigenetika.

Skutočnosť je taká Ľudský genóm sa skladá z viac ako 20 000 génov, ale nie sú vždy aktívne súčasne. V závislosti od typu bunky, v ktorej fáze vývoja je organizmus alebo dokonca prostredie, v ktorom človek žije, budú existovať niektoré aktívne gény a iné nebudú. Prítomnosť skupiny proteínov, ktorá je zodpovedná za kontrolu expresie génu bez modifikácie sekvencie DNA, to znamená, bez toho, aby spôsobila mutácie alebo translokácie, to umožňuje..

Poznanie epigenómu

Koncept epigenómu sa zrodil ako dôsledok výskytu epigenetiky a nie je viac ako všetky zložky, ktoré sú súčasťou tejto regulácie génovej expresie..

Na rozdiel od genómu, ktorý zostáva stabilný a nemenný od narodenia do staroby (alebo by mal byť), epigenóm je dynamický a variabilný. Počas vývoja sa mení, môže byť ovplyvnený prostredím, a nie je to isté podľa typu bunky. Aby sa dosiahol vplyv na životné prostredie, bolo zistené, že konzumácia tabaku má negatívny vplyv na epigenóm, čo podporuje výskyt rakoviny..

Skôr ako budete pokračovať, je potrebné stručné zhrnutie genetiky, aby sme pochopili účel DNA. Genetický kód obsahuje gény, ale z tohto dôvodu by to nemalo žiadne následky. Vo všeobecnosti je potrebné, aby sa nazýval proteínový komplex RNA polymeráza "číta" tento gén a transkribuje ho na iný typ reťazca nukleovej kyseliny nazývaný "messenger RNA" (mRNA), ktorý pozostáva len z čítaného fragmentu génu.

Je potrebné, aby táto získaná RNA bola preložená do konečného produktu, ktorým nie je žiadny iný proteín, ktorý je tvorený iným molekulárnym komplexom známym ako ribozóm, ktorý syntetizuje proteín z mRNA. Po tom, čo som si uvedomil, ako to funguje, pokračujem.

Epigenetické mechanizmy

DNA je veľmi veľká štruktúra, ktorá v prípade človeka má dĺžku takmer dva metre, oveľa väčšiu ako priemer akejkoľvek bunky.

Príroda je múdra a našla spôsob, ako drasticky znížiť veľkosť a zabaliť ju do jadra bunky: vďaka štrukturálne proteíny nazývané "históny", ktoré sú zoskupené do skupín po ôsmich, aby vytvorili nukleozóm, podporujú reťazec DNA, aby sa okolo neho obalili a uľahčili skladanie.

DNA reťazec nie je kompletne kompaktný a ponecháva viac voľných častí pre bunku, aby mohol vykonávať svoje funkcie. Pravdou je, že skladanie komplikuje čítanie génov RNA polymerázou, takže nie je vždy zložené rovnakým spôsobom v rôznych bunkách. Nepovolením prístupu k RNA polymeráze ste vykonávanie kontroly nad génovou expresiou bez modifikácie sekvencie.

Bolo by to veľmi jednoduché, keby to bolo práve toto, ale epigenóm Využíva tiež chemické markery. Najznámejšia je metylácia DNA, ktorá spočíva vo viazaní metylovej skupiny (-CH3) na deoxyribonukleovú kyselinu. Táto značka, v závislosti od jej umiestnenia, môže stimulovať čítanie génu a zabrániť jeho dosiahnutiu prostredníctvom RNA polymerázy..

Je epigenóm dedený?

Genóm, ktorý je nemenný, je dedičný každého z rodičov jednotlivca. Ale stalo sa to isté s epigenómom? Táto téma priniesla veľa kontroverzií a pochybností.

Pamätajte, že na rozdiel od genetického kódu je epigenóm dynamický. Existujú vedecké skupiny, ktoré sú presvedčené, že sú tiež zdedené, a najčastejšie sa vyskytujúcim príkladom je prípad dediny vo Švédsku, kde vnuci starých rodičov, ktorí zažili hladomor, žijú dlhšie, ako keby to bol výsledok epigenetiky.

Hlavným problémom tohto typu štúdií je, že tento proces neopisujú, ale sú to len dohady bez demonštrácie, ktorá rieši pochybnosti..

Pokiaľ ide o tých, ktorí veria, že epigenóm nie je dedičný, sú založené na štúdii, ktorá odhaľuje rodinu génov, ktorých hlavnou funkciou je reštartujte epigenóm v zygóte. V tej istej štúdii sa však jasne uvádza, že epigenóm sa nereštartuje úplne, ale že 5% génov uniká tomuto procesu a ponecháva malé dvere otvorené..

Význam epigenetiky

Význam, ktorý sa venuje štúdiu epigenetiky je, že to môže byť cesta skúmať a chápať životné procesy starnutie, mentálne procesy alebo kmeňové bunky.

Oblasť, v ktorej sa dosahuje viac výsledkov, je v chápaní biológie rakoviny, pričom sa hľadajú ciele na vytvorenie nových farmakologických terapií na boj proti tejto chorobe..

starnutie

Ako už bolo spomenuté v texte, epigenóm v každej bunke sa mení podľa štádia vývoja, v ktorom je osoba.

Existujú štúdie, ktoré to dokázali. Bolo to napríklad pozorované genóm sa líši v ľudskom mozgu od narodenia do zrelosti, kým v dospelosti až do vysokého veku zostáva stabilný. Počas starnutia sa opäť menia, ale tentoraz smerom nadol.

Pre túto štúdiu sa zamerali na metyláciu DNA, pričom zistili, že počas dospievania sa vytvorili viac a v starobe klesali. V tomto prípade, nedostatok metylácie brzdí prácu RNA polymerázy, čo vedie k zníženiu účinnosti na strane neurónov.

Ako aplikácia pre pochopenie starnutia existuje štúdia, ktorá využíva vzory metylácie DNA v bunkách krvnej línie ako indikátory biologického veku. Príležitostne sa chronologický vek nezhoduje s biologickým vekom a použitím tohto vzoru je možné spoznať zdravie a úmrtnosť pacienta konkrétnejším spôsobom..

Rakovina a patológie

Rakovina je bunka, ktorá z nejakého dôvodu prestáva byť špecializovaná na tkanivo svojho pôvodu a začína sa správať, ako keby bola nediferencovanou bunkou, bez toho, aby obmedzovala jej proliferáciu alebo presun do iných tkanív..

Logicky je normálne si myslieť, že zmeny v epigenome môže spôsobiť rakovinu buniek ovplyvnením génovej expresie.

V DNA sú gény, ktoré sú známe ako "supresory rakoviny"; jeho vlastné meno označuje, aká je jeho funkcia. V niektorých prípadoch rakoviny bolo pozorované, že tieto gény sú metylované tak, že inaktivujú gén.

V súčasnosti je cieľom skúmať, či epigenetika ovplyvňuje iné typy patológií. Existujú dôkazy o tom, že sa tiež podieľa na artérioskleróze a niektorých typoch duševných ochorení.

Lekárske aplikácie

Farmaceutický priemysel má oči na epigenome, ktorý je vďaka svojej dynamike realizovateľným cieľom pre budúce terapie. Už sa zavádzajú do praxe liečby niektorých typov rakoviny, hlavne v leukémiách a lymfómoch, kde sa liek zameriava na metyláciu DNA.

Je potrebné poznamenať, že je to účinné, pokiaľ je pôvod rakoviny epigenetický a nie iný, ako napríklad mutáciou..

Najväčšou výzvou je však získať všetky informácie o ľudskom epigenome prostredníctvom sekvencovania ľudského genómu. So širšími vedomosťami v budúcnosti by ste mohli navrhnúť viac prispôsobené liečby a individualizované, aby bolo možné poznať potreby buniek poškodenej oblasti u konkrétneho pacienta.

Veda potrebuje viac času

Epigenetika je pomerne nedávnou oblasťou výskumu a je potrebná ďalšia štúdia, aby sme túto problematiku lepšie pochopili.

Musí byť jasné, že epigenetika pozostáva z regulácií genetickej expresie ktoré neupravujú DNA sekvenciu. Nie je nezvyčajné nájsť chybné odkazy na epigenetiku napríklad v prípadoch mutácií.