Що таке епігенетика? Ключі до розуміння
Наскільки важливо ДНК Генетичний код - ключовий шматочок життя , який у випадку людей зберігає інформацію, яка дозволяє організму розвиватися серед майже 20 000 генів, які складають геном. Всі клітини того самого тіла мають однакову ДНК.
Тож як це можливо, що вони діють по-різному? Або, наскільки нейрон є нейроном, а не гепатоцитом, якщо вони представляють ту ж ДНК? Відповідь полягає в епігенетиці .
- Пов'язана стаття: "Генетика та поведінка: чи роблять гени, як ми діємо?"
Що таке епігенетика?
Хоча він містить інформацію, ланцюжок дезоксирибонуклеїнової кислоти - це не все, оскільки є важливий компонент, тобто середовище. Ось термін "епігенетика", "про генетику" або "крім генетики".
Існують чинники, не пов'язані з генетичним кодом, які регулюють вираження різних генів, але завжди збереження послідовності ДНК незмінно. Це механізм, який має свою актуальність: якщо всі гени будуть активними одночасно, то не буде ніякої користі, для якої потрібен контроль над виразом.
Термін "епігенетика" був створений шотландським генетиком Конрадом Халь Ваддінгтоном у 1942 р. Для позначення вивчення взаємозв'язку генів та середовища .
Простий спосіб зрозуміти епігенез був даний хорошим другом з таким прикладом: якщо ми вважаємо, що ДНК є бібліотекою, гени є книгами, а експресія генів є бібліотекарем. Але самі бібліотеки, пил, полиці, пожежі ... все, що заважає бібліотекарю доступу до книг, - це епігенетика.
Реальність така Геном людини складається з більш ніж 20000 генів , але вони не завжди активні одночасно. Залежно від типу клітини, на якому етапі розвитку знаходиться організм або навіть середовище, в якому живе індивід, будуть деякі активні гени, а інші не будуть. Допускає наявність групи білків, яка відповідає за контроль експресії генів без модифікації послідовності ДНК, тобто, не викликаючи мутацій або транслокацій.
Знаючи епігеном
Поняття епігеном народилося як наслідок появи епігенетики, і не більше всіх компонентів, які є частиною цієї регуляції експресії генів.
На відміну від генома, який залишається стабільним і незмінним від народження до старості (або має бути), епігеном є динамічний і змінний. Протягом усього розвитку вона змінюється, може постраждати від навколишнього середовища , і це не те саме за типом комірки. Щоб нанести вплив на навколишнє середовище, було помічено, що споживання тютюну негативно впливає на епігеноми, що сприяє появі раку.
Перш ніж продовжувати, необхідно 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 "читає" цей ген і перекладає її до іншого типу ланцюга нуклеїнової кислоти, що називається "messenger-РНК" (мРНК), яка складається лише з прочитаного фрагмента генів.
Необхідно, щоб отримана РНК була переведена в кінцевий продукт, який є не що інше, як білок, утворений ще одним молекулярним комплексом, відомим як рибосома, який синтезує білок з мРНК. Ясно, як це працює, я продовжую.
Епігенетичні механізми
ДНК - це дуже велика структура, яка у випадку людини має довжину майже два метри, набагато більшу, ніж діаметр будь-якої клітини.
Природа мудрим і знайшла спосіб різко зменшити розмір і упакувати його всередині ядра клітини: завдяки структурні білки, що називаються "гістонами" , які згруповані у восьми групах для утворення нуклеосоми, підтримують ланцюг ДНК, так що вона обгортає навколо нього і полегшує складання.
Ланцюг ДНК не повністю компактний, залишаючи більше вільних частин для клітини для виконання своїх функцій. Справа в тому, що складання робить читання генів РНК-полімеразою складною, тому вона не завжди складається так само в різних клітинах. Не дозволяючи доступ до РНК-полімерази, ви є здійснюючи контроль над експресією генів не змінюючи послідовність.
Було б дуже просто, якби це було тільки це, але епігеном Вона також використовує хімічні маркери , Найбільш відомим є метилування ДНК, яке складається з зв'язування метильної групи (-CH3) з дезоксирибонуклеїновою кислотою.Ця оцінка, залежно від її розміщення, може одночасно стимулювати читання гена та запобігати її досягненню РНК-полімеразою.
Чи епігеном успадковується?
Геном, який незмінний, успадковується від кожного з батьків особи. Але чи відбувається те ж саме з епігеном? Ця тема викликала багато суперечок і сумнівів.
Пам'ятайте, що, на відміну від генетичного коду, епігеном є динамічний характер. Є наукові групи, які переконані, що це також успадковується, і найбільш поширеним прикладом, який виявляється, є випадка села Швеції, де онуки бабусь і дідусів, які пройшли через голод, живуть довше, як наслідок епігенетики.
Основною проблемою такого типу досліджень є те, що вони не описують процес, але є лише припущеннями без демонстрації, яка вирішує сумніви.
Що стосується тих, хто вважає, що епігеном не успадкували, вони грунтуються на дослідженні, в якому виявляється сімейство генів, основною функцією яких є перезапустіть епігеном у зиготі , Тим не менш, це ж дослідження дає зрозуміти, що епігеном не перезавантажується повністю, але 5% генів уникають цього процесу, залишаючи невеликі двері відкритими.
Важливість епігенетики
Важливе значення для вивчення епігенетики є те, що це може бути способом досліджувати і розуміти життєві процеси як старіння, психічні процеси або стовбурові клітини.
Поле, в якому отримують більше результатів, полягає в розумінні біології раку, шукаючи цілі для створення нових фармакологічних методів боротьби з цим захворюванням.
Старіння
Як згадувалося раніше в тексті, епігеном у кожній клітці змінюється відповідно до стадії розвитку, в якій є людина.
Є дослідження, які довели це. Наприклад, це було відзначено, що геном змінюється в людському мозку від народження до зрілості, в той час як у дорослому віці до повного старіння залишається стабільним. У процесі старіння знову відбуваються зміни, але на цей раз, вниз, а не вгору.
Для цього дослідження вони зосереджені на метилаціях ДНК, бачачи, що вони генеруються ще під час підлітковому віці і спускаються в старості. У цьому випадку Нестача метилування перешкоджає роботі РНК-полімерази , що призводить до зниження ефективності нейронами.
Як додаток для розуміння старіння, існує дослідження, яке використовує моделі метилювання ДНК в кров'яних клітинах як показники біологічного віку. Інколи хронологічний вік не збігається з біологічним віком, і з використанням цієї моделі можна більш точно знати стан здоров'я пацієнта і смертність.
Рак і патології
Рак складається з клітини, яка з якоїсь причини перестає спеціалізуватися у своїй тканині походження і починає поводитися так, ніби це була недиференційована клітина, не обмежуючи її проліферацію або переміщення до інших тканин.
За логікою нормально думати, що зміни в епігеномі може призвести до того, що клітина стане раковою впливаючи на експресію генів.
У ДНК є гени, які відомі як "затримуючі рак" ; власне ім'я вказує, яка її функція. Добре, в окремих випадках раку було помічено, що ці гени метили, щоб вони інактивували ген.
В даний час метою є вивчення того, чи епігенетика впливає на інші види патологій. Є дані, що дозволяють припустити, що він також бере участь у артеріосклерозі та деяких типах психічних захворювань.
Медичні програми
Фармацевтична промисловість має свої очі на епігеном, що завдяки своєму динамізму є можливим об'єктом майбутньої терапії. Вони вже реалізуються на практиці лікування деяких видів раку , головним чином у лейкемії та лімфомах, де препарат спрямований на метилування ДНК.
Слід зазначити, що це ефективно, якщо джерело раку є епігенетичним, а не іншим, наприклад, шляхом мутації.
Однак найголовнішою проблемою є отримання всієї інформації про епігеноми людини шляхом послідовності генома людини. З більш широкими знаннями, в майбутньому ви могли б розробити більш персоналізовані процедури і індивідуалізований, щоб бути в змозі знати потреби клітин пошкодженої області в конкретного пацієнта.
Наука потребує більше часу
Епігенетика є досить недавньою сферою досліджень, і подальше вивчення необхідне, щоб зрозуміти предмет більше.
Що має бути зрозумілим - це епігенетика складається з правил генетичного вираження які не змінюють послідовність ДНК. Наприклад, не випадково знайти неправильні посилання на епігенетику у випадках мутацій.
