Що таке епігенетика? Ключі до розуміння

Наскільки важлива ДНК. Генетичний код є ключовим елементом життя, що у випадку людини вона зберігає інформацію, яка дозволяє організму розвиватися серед майже 20 000 генів, що входять до складу геному. Всі клітини одного і того ж тіла мають однакову ДНК.

Отже, як це можливо, що вони діють інакше? Вірніше, як нейрон є нейроном, а не гепатоцитом, якщо вони представляють одну і ту ж ДНК? Відповідь лежить в епігенетиці.

• Схожі статті: "Генетика і поведінка: чи вирішують гени, як ми діємо?"

Що таке епігенетика?

Незважаючи на те, що він містить інформацію, ланцюг дезоксирибонуклеїнової кислоти - не все, оскільки є важлива складова, яка є середовищем. Тут наступає термін епігенетика, "про генетику" або "крім генетики".

Існують фактори, зовнішні для генетичного коду, що регулюють експресія різних генів, але завжди зберігаючи послідовність ДНК інтактною. Це механізм, що має свою актуальність: якщо всі гени були активні одночасно, не було б жодного хорошого, для якого необхідний контроль над виразом.

Термін епігенетика був придуманий шотландським генетиком Конрадом Хелом Ваддінгтоном в 1942 році для посилання вивчення взаємозв'язку генів і середовища.

Простий спосіб зрозуміти епігенез дав мені хороший друг з цим прикладом: якщо ми думаємо, що ДНК є бібліотекою, то гени книги, а генетичне вираження - бібліотекар. Але самі бібліотеки, пил, полки, пожежі ... все, що заважає або допомагає бібліотекареві отримати доступ до книг, буде епігенетика.

Реальність така Геном людини складається з більш ніж 20 000 генів, але вони не завжди активні одночасно. Залежно від типу клітини, на якій стадії розвитку знаходиться організм або навіть середовище, в якому живе індивід, з'являться деякі активні гени, а інші не будуть. Присутність групи білків, відповідальних за контроль експресії генів без модифікації послідовності ДНК, тобто без викликання мутацій або транслокацій, наприклад, дозволяє.

Знаючи епігеном

Поняття епігенома народилося як наслідок появи епігенетіки і не більше, ніж всі компоненти, що входять до складу цієї регуляції експресії генів.

На відміну від геному, який залишається стабільним і незмінним від народження до старості (або має бути), епігеном є динамічним і змінним. Протягом усього розвитку вона змінюється, може вплинути на навколишнє середовище, і це не те ж саме залежно від типу клітини. Щоб надати вплив на навколишнє середовище, було видно, що вживання тютюну негативно впливає на епігеном, що сприяє появі раку.

Перш ніж продовжити, необхідний короткий огляд генетики, щоб зрозуміти мету ДНК. Генетичний код містить гени, але саме з цієї причини це не матиме наслідків. Загалом, необхідно, щоб білковий комплекс називався РНК-полімераза "зчитує" цей ген і транскрибує її до іншого типу ланцюга нуклеїнової кислоти, званої "месенджерной РНК" (мРНК), яка складається тільки з прочитаного фрагмента гена.

Необхідно, щоб отримана РНК була переведена в кінцевий продукт, який є не чим іншим, як білком, утвореним іншим молекулярним комплексом, відомим як рибосома, який синтезує білок з мРНК. Зрозумівши, як це працює, я продовжую.

Епігенетичні механізми

ДНК є дуже великою структурою, яка у випадку людини має довжину майже два метри, набагато більше діаметра будь-якої клітини.

Природа розумна і знайшла спосіб радикально зменшити розмір і упакувати його всередину ядра клітини: завдяки структурні білки, звані "гістонами", які згруповані в групи по вісім, щоб утворити нуклеосому, підтримують ланцюг ДНК, щоб обернути навколо нього і полегшити складання.

Ланцюг ДНК повністю не компактний, залишаючи більше вільних частин для клітини для виконання своїх функцій. Правда полягає в тому, що складання робить зчитування генів РНК-полімеразою складним, тому вона не завжди складається однаково в різних клітинах. Ви не дозволяєте доступ до РНК-полімерази здійснення контролю над експресією гена без зміни послідовності.

Було б дуже просто, якби саме це, але епігеном Він також використовує хімічні маркери. Найбільш відомою є метилювання ДНК, яка складається з зв'язування метильної групи (-CH3) з дезоксирибонуклеїновою кислотою. Ця позначка, в залежності від її розміщення, може як стимулювати читання гена, так і запобігати його досягненню за допомогою РНК-полімерази..

Чи є успадкований епігеном?

Геном, який є незмінним, успадковується кожного з батьків особи. Але чи відбувається те ж саме з епігеномом? Ця тема принесла багато суперечок і сумнівів.

Пам'ятайте, що, на відміну від генетичного коду, епігеном є динамічним. Існують наукові групи, які переконані, що воно також успадковане, і найбільш повторюваним прикладом є випадок села в Швеції, де онуки бабусь і дідусів, які пережили голод, живуть довше, як якщо б це було результатом епігенетики.

Основна проблема цього типу досліджень полягає в тому, що вони не описують процес, а є лише припущеннями без демонстрації, яка вирішує сумніви..

Що стосується тих, хто вважає, що епігеном не успадковується, то вони базуються на дослідженні, яке розкриває сім'ю генів, основною функцією яких є перезапустіть епігеном у зиготі. Тим не менш, це ж дослідження дає зрозуміти, що епігеном не перезапускається повністю, але що 5% генів ухиляються від цього процесу, залишаючи маленькі двері відкритими.

Важливість епігенетики

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

Область, в якій досягається більше результатів, полягає в розумінні біології раку, пошуку цілей для створення нових фармакологічних методів боротьби з цим захворюванням.

Старіння

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

Є дослідження, які довели це. Наприклад, спостерігалося це геном змінюється в людському мозку від народження до зрілості, у той час як у зрілому віці до тих пір, поки в старості не залишається стабільним. Під час старіння знову відбуваються зміни, але на цей раз вниз, а не вгору.

Для цього дослідження вони фокусувалися на метилювання ДНК, бачачи, що вони генерувалися більше в підлітковому віці і зменшувалися в похилому віці. У цьому випадку, відсутність метилювання перешкоджає роботі РНК-полімерази, що призводить до зниження ефективності з боку нейронів.

Як додаток для розуміння старіння, є дослідження, яке використовує моделі метилювання ДНК в клітинах крові як індикатори біологічного віку. Іноді хронологічний вік не збігається з біологічним віком, і з використанням цієї закономірності можна було б знати здоров'я пацієнта і смертність більш конкретно..

Рак і патології

Рак - це клітина, яка з якихось причин перестає бути спеціалізованою у своїй тканині походження і починає поводитися так, ніби вона є недиференційованою клітиною, не обмежуючи її проліферацію або перехід до інших тканин.

Логічно, нормально думати, що змінюється в епігеномі може призвести до того, що клітина стане раковою шляхом впливу на експресію генів.

У ДНК є гени, відомі як "рак-супресори"; його власне ім'я вказує на функцію. Ну, в деяких випадках раку було видно, що ці гени метильовані так, що вони інактивують ген.

В даний час метою є вивчення того, чи впливає епігенетика на інші типи патологій. Є докази того, що він також бере участь у артеріосклерозі і в деяких видах психічних захворювань.

Медичні застосування

Фармацевтична промисловість має свої погляди на епігеном, який завдяки своїй динамічності є реальною мішенню для майбутніх терапій. Вони вже реалізуються на практиці лікування деяких видів раку, в основному при лейкеміях і лімфомах, де препарат націлений на метилювання ДНК.

Слід зазначити, що це ефективне до тих пір, поки походження раку не є епігенетичним, а не іншим, як, наприклад, мутацією..

Однак найбільшою проблемою є отримання всієї інформації про людський епігеном шляхом секвенування геному людини. З більш широкими знаннями, в майбутньому Ви можете розробити більш персоналізовані процедури індивідуалізовані, щоб мати можливість знати потреби клітин пошкодженої ділянки у конкретного пацієнта.

Науці потрібно більше часу

Епігенетика є досить недавньою сферою досліджень, і для того, щоб зрозуміти цю тему, необхідно вивчити подальші дослідження.

Зрозуміло, що це епігенетика складається з правил генетичної експресії які не змінюють послідовності ДНК. Нечасто зустрічаються помилкові посилання на епігенетику у випадках мутацій, наприклад.