Epiģenētika

Vispārīgi un definīcija

Epiģenētika nodarbojas ar visu to pārmantojamo modifikāciju izpēti, kas izraisa gēnu ekspresijas izmaiņas, tomēr nemainot DNS secību un līdz ar to neizraisot izmaiņas to veidojošo nukleotīdu secībā.

Citiem vārdiem sakot, epiģenētiku var definēt kā mūsu gēnu ekspresijas variāciju izpēti, kuras neizraisa reālas ģenētiskas mutācijas, bet kuras var būt pārnēsājamas.
Tomēr, izmantojot tehnisku valodu, mēs varam apstiprināt, ka epiģenētika pēta visas šīs izmaiņas un visas izmaiņas, kas spēj mainīt indivīda fenotipu, tomēr nemainot genotipu.
Nosaukums "izdomāt terminu" epiģenētika "ir attiecināms uz biologu Konrādu Halu Vadingtonu, kurš 1942. gadā to definēja kā" bioloģijas nozari, kas pēta cēloņsakarīgo mijiedarbību starp gēniem un to produktu un rada fenotipu ".
Šiem terminiem izskaidrojot, epiģenētika var šķist diezgan sarežģīta; lai labāk izprastu jēdzienu, var būt lietderīgi atvērt nelielu iekavu par to, kā tiek veidota DNS un kā notiek tajā esošo gēnu transkripcija.

DNS un gēnu transkripcija

DNS atrodas šūnas kodolā. Tam ir dubultā spirāles struktūra, un to veido atkārtotas vienības, ko sauc par nukleotīdiem.
Lielākā daļa DNS, kas atrodas mūsu šūnās, ir sakārtota noteiktās apakšvienībās, ko sauc par nukleozomām.
Nukleosomas sastāv no centrālās daļas (ko sauc par kodolu), kas sastāv no proteīniem, ko sauc par histoniem, ap kuriem ietina DNS.
DNS un histonu kopums veido tā saukto hromatīnu.
DNS ietverto gēnu transkripcija ir tieši atkarīga no "pēdējo iepakojuma" nukleozomās. Faktiski gēnu transkripcijas procesu regulē transkripcijas faktori, īpaši proteīni, kas saistās ar specifiskām regulējošām sekvencēm, kas atrodas uz DNS un kuras spēj aktivizēt vai apspiest - atkarībā no gadījuma - specifiskus gēnus.
Tāpēc DNS ar zemu iepakojuma līmeni ļaus transkripcijas faktoriem piekļūt regulējošām sekvencēm, un otrādi - DNS ar augstu iepakojuma līmeni neļaus tiem piekļūt.
Iepakojuma līmeni nosaka paši histoni un izmaiņas, ko var veikt to ķīmiskajā struktūrā.
Precīzāk, "histonu acetilēšana (ti, acetilgrupas pievienošana noteiktās aminoskābju vietās, kas veido šos proteīnus) liek hromatīnam uzņemties" atvieglinātāku "konformāciju, kas ļauj ievadīt transkripcijas faktorus, tātad gēnu transkripciju No otras puses, deacetilēšana noņem acetilgrupas, izraisot hromatīna sabiezēšanu un tādējādi bloķējot gēnu transkripciju.

Epiģenētiskie signāli

Ņemot vērā līdz šim teikto, mēs varam apstiprināt, ka, ja epiģenētika pēta izmaiņas, kas spēj mainīt fenotipu, bet ne indivīda genotipu, epiģenētiskais signāls ir modifikācija, kas spēj mainīt dotā gēna ekspresiju , nemainot nukleotīdu secību.
Līdz ar to mēs varam apstiprināt, ka iepriekšējā punktā minēto histonu acetilēšanu var uzskatīt par epiģenētisku signālu; citiem vārdiem sakot, tā ir epiģenētiska modifikācija, kas spēj ietekmēt gēna darbību (ko var pārrakstīt vai mazāk), nemainot tā struktūra.
Citu epiģenētisko modifikāciju veidu veido gan DNS, gan pašu histonu metilēšanas reakcija.
Piemēram, DNS metilēšana (ti, metilgrupas pievienošana) promotora vietā samazina gēna transkripciju, kura aktivāciju regulē pati šī promotora vieta. Faktiski promotora vieta ir specifiska DNS secība, kas atrodas augšpus gēniem, kuru uzdevums ir ļaut sākt tā paša transkripciju. Tāpēc metilgrupas pievienošana šai vietai izraisa sava veida apgrūtinājumu, kas kavē gēnu transkripciju.
Tomēr citi pašlaik zināmo epiģenētisko modifikāciju piemēri ir fosforilēšana un ubikvitinācija.
Visus šos procesus, kas saistīti ar DNS un histona proteīniem (bet ne tikai), regulē citi proteīni, kas tiek sintezēti pēc citu gēnu transkripcijas, kuru aktivitāti savukārt var mainīt.

Jebkurā gadījumā epiģenētiskās modifikācijas interesantākā īpatnība ir tā, ka tā var notikt, reaģējot uz ārējiem vides stimuliem, kas attiecas tieši uz apkārtējo vidi, mūsu dzīvesveidu (ieskaitot uzturu) un mūsu veselības stāvokli.
Savā ziņā epiģenētisku modifikāciju var saprast kā adaptīvas izmaiņas, ko vada šūnas.
Šīs izmaiņas var būt fizioloģiskas, kā tas notiek neironu gadījumā, kas pieņem mācīšanās un atmiņas epiģenētiskos mehānismus, taču tās var būt arī patoloģiskas, kā tas notiek, piemēram, garīgu traucējumu vai audzēju gadījumā.

Citas svarīgas epiģenētisko modifikāciju īpašības ir atgriezeniskums un iedzimtība. Faktiski šīs izmaiņas var pārnest no vienas šūnas uz otru, lai gan laika gaitā tās joprojām var mainīties, vienmēr reaģējot uz ārējiem stimuliem.
Visbeidzot, epiģenētiskas modifikācijas var notikt dažādos dzīves posmos un ne tikai embrija līmenī (kad šūnas diferencējas), kā kādreiz tika uzskatīts, bet arī tad, kad organisms jau ir attīstījies.

Terapeitiskie aspekti

Epiģenētikas un epiģenētisko modifikāciju atklāšanu var plaši izmantot terapeitiskā jomā, lai potenciāli ārstētu dažāda veida patoloģijas, tostarp neoplastiskā tipa (audzēji).
Faktiski, kā minēts, epiģenētiskajām modifikācijām var būt arī patoloģisks raksturs; tāpēc šajos gadījumos tos var definēt kā reālas anomālijas.
Tāpēc pētnieki izvirzīja hipotēzi - ja šīs izmaiņas var ietekmēt ārēji stimuli un tās var izpausties un vēl vairāk pārveidoties visā organisma dzīves laikā, tad ir iespējams iejaukties tajās, izmantojot īpašas molekulas, lai atjaunotu situāciju. normāli apstākļi. Tas nav iespējams (vismaz pagaidām), ja slimības cēlonis ir īsta ģenētiska mutācija.
Lai labāk izprastu šo jēdzienu, mēs varam ņemt par piemēru to, kā pētnieki ir izmantojuši zināšanas par epiģenētiku pretvēža terapijas jomā.