Hva er epigenetikk? Nøkler til forståelse
Hvor viktig er DNA Den genetiske koden er nøkkelen av livet , som i tilfelle mennesker lagrer informasjonen som gjør at kroppen kan utvikle seg blant de nesten 20.000 gener som utgjør genomet. Alle cellene i samme kropp har det samme DNA.
Så hvordan er det mulig at de opptrer annerledes? Eller heller, hvordan en nevron er en nevron og ikke en hepatocyt, hvis de presenterer det samme DNA? Svaret ligger i epigenetikk .
- Relatert artikkel: "Genetikk og oppførsel: bestemmer gener hvordan vi handler?"
Hva er epigenetikk?
Selv om den inneholder informasjonen, er kjeden av deoksyribonukleinsyre ikke alt, siden det er en viktig komponent som er miljøet. Her kommer begrepet epigenetikk, "om genetikk" eller "i tillegg til genetikk".
Det er faktorer som er utenfor den genetiske koden som regulerer ekspresjonen av de forskjellige gener, men alltid å holde DNA-sekvensen intakt. Det er en mekanisme som har sin relevans: Hvis alle generene var aktive samtidig, ville det ikke være noe bra, for hvilket en kontroll over uttrykket er nødvendig.
Begrepet epigenetikk ble laget av den skotske genetikeren Conrad Hal Waddington i 1942 for å referere til studie av forholdet mellom gener og miljø .
En enkel måte å forstå epigenese ble gitt til meg av en god venn med dette eksempelet: Hvis vi tror at DNA er et bibliotek, er gener bøker og genuttrykk er bibliotekar. Men bibliotekene selv, støvet, hyllene, brannene ... alt som hindrer eller hjelper bibliotekarene til å få tilgang til bøkene, ville være epigenetikk.
Virkeligheten er det Det menneskelige genom består av mer enn 20.000 gener , men disse er ikke alltid aktive samtidig. Avhengig av hvilken type celle det er, i hvilket stadium av utviklingen er organismen eller til og med miljøet der individet lever, vil det være noen aktive gener og andre vil ikke. Tilstedeværelsen av en gruppe proteiner som er ansvarlig for å kontrollere genuttrykk uten å modifisere DNA-sekvensen, det vil si uten å forårsake mutasjoner eller translokasjoner, tillater for eksempel dette.
Å vite epigenomet
Begrepet epigenom ble født som en følge av epigenetikkens utseende, og er ikke mer enn alle komponentene som er en del av denne reguleringen av genuttrykk.
I motsetning til genomet, som forblir stabilt og uforanderlig fra fødsel til alderdom (eller skal det være), er epigenomet dynamisk og variabelt. Gjennom hele utviklingen er det endring, kan påvirkes av miljøet , og det er ikke det samme i henhold til typen av celle. For å få en miljøpåvirkning har det blitt sett at forbrukende tobakk har en negativ innvirkning på epigenomet, som favoriserer utseendet av kreft.
Før du fortsetter, trengs en kort gjennomgang av genetikk for å forstå formålet med DNA. Den genetiske koden inneholder gener, men av den grunnen vil dette ikke ha noen konsekvenser. Generelt er det nødvendig at et proteinkompleks kalles RNA-polymerase "leser" dette genet og transkriberer det til en annen type nukleinsyrekjede kalt "messenger RNA" (mRNA), som bare består av genfragmentet som leses.
Det er nødvendig at dette oppnådde RNA blir oversatt til sluttproduktet, som ikke er annet enn et protein, dannet av et annet molekylært kompleks kjent som ribosom, som syntetiserer proteinet fra mRNA. Å ha klart hvordan det fungerer, fortsetter jeg.
Epigenetiske mekanismer
DNA er en veldig stor struktur, som i tilfelle mennesker har en lengde på nesten to meter, mye større enn diameteren til en hvilken som helst celle.
Naturen er klok og fant en metode for å drastisk redusere størrelsen og pakke den inn i kjernen av cellen: takk til strukturelle proteiner kalt "histoner" , som er gruppert i grupper på åtte for å danne nukleosomet, støtter DNA-kjeden slik at den vikler rundt den og letter folding.
DNA-kjeden er ikke kompakt, noe som gir flere frie deler til cellen for å utføre sine funksjoner. Sannheten er at folding gjør det vanskelig å lese gener av RNA-polymerase, slik at det ikke alltid foldes på samme måte i forskjellige celler. Ved å ikke tillate tilgang til RNA-polymerase, er du utøve kontroll over genuttrykk uten å endre sekvensen.
Det ville være veldig enkelt hvis det bare var dette, men epigenomet Det benytter også kjemiske markører . Det mest kjente er DNA-metylering, som består av binding av en metylgruppe (-CH3) til deoksyribonukleinsyre.Dette merket, avhengig av plasseringen, kan begge stimulere lesingen av et gen og forhindre at det blir nådd av RNA-polymerase.
Er epigenomet arvet?
Genomet, som er uforanderlig, er arvet av hver enkelt foreldres foreldre. Men skjer det samme med epigenomet? Dette emnet har ført til mye kontrovers og tvil.
Husk at, i motsetning til den genetiske koden, er epigenomet dynamisk. Det er vitenskapelige grupper som er overbevist om at det også er arvet, og det mest gjengitte eksempelet som blir utsatt, er et tilfelle av en landsby i Sverige hvor barnebarn til besteforeldre som gikk gjennom hungersnød, lever lenger, som om det var et resultat av epigenetikk.
Hovedproblemet med denne typen studier er at de ikke beskriver prosessen, men er bare formodninger uten demonstrasjon som løser tvil.
Som for de som tror at epigenomet ikke arves, er de basert på en studie som avslører en familie av gener som har hovedfunksjonen start epigenomet i zygote . Den samme studien gjør det imidlertid klart at epigenomet ikke starter helt, men at 5% av gener unnslipper denne prosessen, og lar en liten dør åpen.
Betydningen av epigenetikk
Betydningen som blir gitt til studiet av epigenetikk er at det kan være veien å undersøke og forstå livsprosesser som aldring, mentale prosesser eller stamceller.
Feltet der flere resultater er oppnådd er i forståelsen av kreftbiologi, ser etter mål for å generere nye farmakologiske terapier for å bekjempe denne sykdommen.
aldring
Som tidligere nevnt i teksten endres epigenomet i hver celle i henhold til utviklingsstadiet der personen er.
Det er studier som har bevist dette. For eksempel har det blitt observert det genomet varierer i den menneskelige hjerne fra fødsel til modenhet, i voksen alder til godt inn i alderdom forblir stabil. Under aldring er det endringer igjen, men denne gangen nedover i stedet for oppover.
For denne studien fokuserte de på DNA-metyleringer, da de genererte mer under ungdomsårene og stammer ned i alderen. I dette tilfellet mangel på metylering hindrer arbeidet med RNA-polymerase , noe som fører til en reduksjon i effektiviteten av nevroner.
Som et søknad om forståelse av aldring er det en studie som benytter DNA-metyleringsmønstre i blodlinjeceller som indikatorer på biologisk alder. Av og til faller kronologisk alder ikke sammen med biologisk alder, og ved bruk av dette mønsteret kan man kjenne pasientens helsestatus og dødelighet på en mer konkret måte.
Kreft og patologi
Kreft består av en celle som av en eller annen grunn slutter å være spesialisert i opprinnelsesvev og begynner å oppføre seg som om den var en utifferentiert celle, uten å begrense dens spredning eller flytte til andre vev.
Ved logikk er det normalt å tenke at endringer i epigenomet kan føre til at en celle blir kreftformig ved å påvirke genuttrykk.
I DNA er det gener som er kjent som "kreftundertrykkere" ; sitt eget navn angir hva dens funksjon er. Vel, i noen tilfeller av kreft har det blitt sett at disse generene er metylerte slik at de inaktiverer genet.
Foreløpig er målet å studere om epigenetikk påvirker andre typer patologier. Det er bevis for at det også er involvert i arteriosklerose og i enkelte typer psykisk lidelse.
Medisinsk bruk
Den farmasøytiske industrien har øyne på epigenomet, som takket være dens dynamikk er et gjennomførbart mål for fremtidige terapier. De er allerede i bruk behandlinger i enkelte typer kreft , hovedsakelig i leukemier og lymfomer, hvor stoffet er rettet mot DNA-metylering.
Det skal bemerkes at dette er effektivt så lenge kreftens opprinnelse er epigenetisk og ikke en annen, som for eksempel ved en mutasjon.
Den største utfordringen er imidlertid å oppnå all informasjon om det menneskelige epigenomet, ved å sekvensere det menneskelige genom. Med bredere kunnskap, i fremtiden du kan utarbeide mer tilpassede behandlinger og individualisert, for å kunne kjenne behovene til cellene i det skadede området i en bestemt pasient.
Vitenskapen trenger mer tid
Epigenetikk er et ganske nylig forskningsfelt, og det er behov for videre studier for å forstå emnet mer.
Hva må være klart er det epigenetikken består av genetiske uttrykksregler som ikke modifiserer DNA-sekvensen. Det er ikke uvanlig å finne feil referanser til epigenetikk i tilfeller av mutasjoner, for eksempel.
