Какво е епигенетика? Ключове за разбиране

Колко важна е ДНК. Генетичният код е ключов елемент от живота, че в случая с хората тя запазва информацията, която позволява на организма да се развива сред почти 20 000 гени, които съставляват генома. Всички клетки на едно и също тяло имат една и съща ДНК.

Как е възможно те да действат по различен начин? Или по-скоро, как неврон е неврон, а не хепатоцит, ако представят една и съща ДНК? Отговорът се крие в епигенетиката.

• Свързана статия: "Генетика и поведение: решават ли гените как действаме?"

Какво е епигенетика?

Въпреки че съдържа информацията, веригата на дезоксирибонуклеиновата киселина не е всичко, тъй като има важен компонент, който е околната среда. Тук идва терминът "епигенетика", "за генетиката" или "освен генетика".

Има фактори, външни за генетичния код, които регулират експресията на различните гени, но винаги запазване на ДНК последователността непокътната. Това е механизъм, който има своето значение: ако всички гени са активни едновременно, не би било добро, за което е необходим контрол върху изразяването.

Терминът епигенетика е измислен от шотландския генетик Конрад Хал Уодингтън през 1942 г., за да се позове на него изследване на връзката между гените и околната среда.

Един добър начин да разберем епигенезата ми беше даден от един добър приятел с този пример: ако мислим, че ДНК е библиотека, гените са книги и генетичната експресия е библиотекар. Но самите библиотеки, прахът, рафтовете, огньовете ... всичко, което пречи или помогне на библиотекаря да получи достъп до книгите, би било епигенетика.

Реалността е такава Човешкият геном се състои от повече от 20 000 гена, но те не винаги са активни едновременно. В зависимост от вида на клетката, в кой етап на развитие е организмът или дори средата, в която живее индивидът, ще има някои активни гени, а други няма. Наличието на група протеини, които са отговорни за контролиране на генната експресия без модифициране на ДНК последователността, т.е. без да причиняват мутации или транслокации, например, позволява това.

Познаване на епигенома

Концепцията за епигеном е родена като следствие от появата на епигенетика и не е повече от всички компоненти, които са част от тази регулация на генната експресия..

За разлика от генома, който остава стабилен и непроменим от раждането до старостта (или трябва да бъде), епигеномът е динамичен и променлив. По време на развитието се променя, могат да бъдат засегнати от околната среда, и не е същото според вида на клетката. За да се постигне екологичен ефект, се вижда, че консумацията на тютюн има отрицателно въздействие върху епигенома, което благоприятства появата на рак..

Преди да продължи, е необходим кратък преглед на генетиката, за да се разбере целта на ДНК. Генетичният код съдържа гени, но поради тази причина това няма да има последствия. Като цяло е необходимо да се нарича протеинов комплекс РНК полимеразата "чете" този ген и я транскрибира към друг тип верига на нуклеинова киселина, наречена "месинджна РНК" (тРНК), която се състои само от четения генен фрагмент.

Необходимо е тази получена РНК да бъде преведена в крайния продукт, който е нищо друго освен протеин, образуван от друг молекулен комплекс, известен като рибозома, който синтезира протеина от иРНК. Проявявайки ясно как работи, продължавам.

Епигенетични механизми

ДНК е много голяма структура, която в случая на хората има дължина от почти два метра, много по-голяма от диаметъра на всяка клетка.

Природата е мъдра и е намерила метод за драстично намаляване на размера и пакетирането му в ядрото на клетката: благодарение на структурни протеини, наречени "хистони", които са групирани в групи по осем, за да образуват нуклеозома, поддържат ДНК веригата, за да я увият и улесняват сгъването.

ДНК веригата не се компактна напълно, оставяйки повече свободни части за клетката да изпълнява функциите си. Истината е, че сгъването прави трудно отчитането на гените чрез РНК полимераза, така че не винаги се сгъва по същия начин в различни клетки. Като не позволявате достъп до РНК полимераза, вие сте упражняване на контрол върху генната експресия без промяна на последователността.

Би било много просто, ако беше само това, но епигеномът Той също така използва химически маркери. Най-известната е ДНК метилирането, което се състои в свързването на метилова група (-СНЗ) с дезоксирибонуклеинова киселина. Този знак, в зависимост от неговото поставяне, може едновременно да стимулира четенето на ген и да предотврати достигането му чрез РНК полимераза..

Наследява ли се епигеномът?

Геномът, който е неизменен, се наследява на всеки от родителите на дадено лице. Но какво се случва с епигенома? Тази тема донесе много спорове и съмнения.

Не забравяйте, че за разлика от генетичния код, епигеномът е динамичен. Има научни групи, които са убедени, че то също е наследено, а най-често срещаният пример е случай на село в Швеция, където внуците на бабите и дядовците, които са преживели глад, живеят по-дълго, сякаш са резултат от епигенетика..

Основният проблем на този тип изследвания е, че те не описват процеса, а са само предположения без демонстрация, която решава съмнението.

Що се отнася до онези, които вярват, че епигеномът не е наследен, те се основават на проучване, което разкрива семейство гени, чиято основна функция е рестартирайте епигенома в зиготата. Въпреки това, същото проучване показва, че епигеномът не се рестартира напълно, но че 5% от гените избягват този процес, оставяйки малка врата отворена..

Значението на епигенетиката

Значението, което се отдава на изучаването на епигенетиката е, че това може да бъде начинът да се постигне това изследват и разбират жизнените процеси като стареене, умствени процеси или стволови клетки.

Областта, в която се получават повече резултати, е в разбирането на биологията на рака, като се търсят цели за генериране на нови фармакологични терапии за борба с това заболяване.

остаряване

Както бе споменато по-рано в текста, епигеномът във всяка клетка се променя в зависимост от етапа на развитие, в който е лицето.

Има изследвания, които са доказали това. Например, наблюдава се това геномът варира в човешкия мозък от раждане до зрялост, докато в зряла възраст, докато в напреднала възраст остане стабилна. По време на стареенето отново има промени, но този път надолу, вместо нагоре.

За това изследване те се фокусираха върху ДНК метилиранията, като виждат, че те са генерирали повече по време на юношеството и намаляват в напреднала възраст. В този случай, липсата на метилиране затруднява работата на РНК полимераза, което води до намаляване на ефективността от страна на невроните.

Като приложение за разбиране на стареенето има изследване, което използва моделите на ДНК метилиране в клетките на кръвната линия като показатели за биологична възраст. Понякога хронологичната възраст не съвпада с биологичната възраст, а с използването на този модел може да се знае здравето и смъртността на пациента по по-конкретен начин..

Рак и патологии

Ракът е клетка, която по някаква причина престава да бъде специализирана в тъканта си на произход и започва да се държи така, сякаш е недиференцирана клетка, без да ограничава нейната пролиферация или се премества в други тъкани..

Логично е нормално да се мисли, че се променя в епигенома може да причини клетка да стане ракова чрез повлияване на генната експресия.

В ДНК има гени, известни като "ракови супресори"; собственото му име показва каква е нейната функция. Е, в някои случаи на рак се вижда, че тези гени са метилирани, така че те инактивират гена.

В момента целта е да се проучи дали епигенетиката засяга други видове патологии. Има доказателства, които предполагат, че той е замесен в артериосклероза и при някои видове психични заболявания.

Медицински приложения

Фармацевтичната индустрия има своите очи върху епигенома, който благодарение на своята динамизъм е изпълнима цел за бъдещи терапии. Те вече се прилагат на практика лечения при някои видове рак, главно при левкемии и лимфоми, където лекарството е насочено към метилиране на ДНК.

Трябва да се отбележи, че това е ефективно, докато произходът на рака е епигенетичен, а не друг, като например чрез мутация.

Обаче, най-голямото предизвикателство е да се получи цялата информация за човешкия епигеном, чрез секвениране на човешкия геном. С по-широки познания, в бъдеще можете да изработите по-персонализирано лечение и индивидуализирани, за да могат да познават нуждите на клетките на увредената област при конкретен пациент.

Науката се нуждае от повече време

Епигенетика е сравнително нова област на научни изследвания и е необходимо по-нататъшно проучване, за да се разбере по-добре.

Това, което трябва да бъде ясно е, че епигенетика се състои от правила за генетично изразяване които не променят ДНК последователността. Не е необичайно да се намерят погрешни препратки към епигенетика в случаите на мутации, например.