Τι είναι η επιγενετική; Κλειδιά στην κατανόηση

Πόσο σημαντικό είναι το DNA. Ο γενετικός κώδικας είναι το βασικό κομμάτι της ζωής, ότι στην περίπτωση των ανθρώπων διατηρεί τις πληροφορίες που επιτρέπουν στον οργανισμό να αναπτυχθεί μεταξύ των περίπου 20.000 γονιδίων που αποτελούν το γονιδίωμα. Όλα τα κύτταρα του ίδιου σώματος έχουν το ίδιο DNA.

Πώς είναι λοιπόν δυνατό να ενεργούν διαφορετικά; Ή μάλλον, πώς ένας νευρώνας είναι ένας νευρώνας και όχι ένα ηπατοκύτταρο, αν παρουσιάζουν το ίδιο DNA? Η απάντηση έγκειται στην επιγενετική.

• Σχετικό άρθρο: "Γενετική και συμπεριφορά: τα γονίδια αποφασίζουν πώς ενεργούμε;"

Τι είναι η επιγενετική?

Παρόλο που περιέχει τις πληροφορίες, η αλυσίδα του δεσοξυριβονουκλεϊκού οξέος δεν είναι όλα, αφού υπάρχει ένα σημαντικό συστατικό που είναι το περιβάλλον. Εδώ έρχεται ο όρος επιγενετική, "για τη γενετική" ή "πέρα από τη γενετική".

Υπάρχουν παράγοντες εξωτερικοί του γενετικού κώδικα που ρυθμίζουν την έκφραση των διαφόρων γονιδίων, αλλά πάντα διατηρώντας την αλληλουχία DNA άθικτη. Είναι ένας μηχανισμός που έχει τη σημασία του: εάν όλα τα γονίδια ήταν ενεργά ταυτόχρονα, δεν θα ήταν καλό, για τον οποίο είναι απαραίτητος ο έλεγχος της έκφρασης.

Ο όρος επιγενετική δημιουργήθηκε από τον σκωτικό γενετιστή Conrad Hal Waddington το 1942 για να αναφερθεί μελέτη της σχέσης των γονιδίων και του περιβάλλοντος.

Ένας απλός τρόπος για να κατανοήσουμε την Epigenesis μου έδωσε μια καλή φίλη με αυτό το παράδειγμα: Αν νομίζετε ότι το DNA είναι μια βιβλιοθήκη βιβλία γονίδια και την έκφραση του γονιδίου είναι ο βιβλιοθηκάριος. Αλλά οι δικές βιβλιοθήκες, τη σκόνη, τα ράφια, οι πυρκαγιές ... τα πάντα για να αποτρέψει ή να βοηθήσει τον βιβλιοθηκάριο να έχουν πρόσβαση στα βιβλία θα επιγενετικές.

Η πραγματικότητα είναι ότι Το ανθρώπινο γονιδίωμα αποτελείται από περισσότερα από 20.000 γονίδια, αλλά αυτά δεν είναι πάντα ενεργά την ίδια στιγμή. Ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου είναι, σε ποιο στάδιο ανάπτυξης είναι ο οργανισμός ή ακόμα και το περιβάλλον στο οποίο ζει το άτομο, θα υπάρξουν κάποια ενεργά γονίδια και άλλα όχι. Η παρουσία μιας ομάδας πρωτεϊνών που είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης χωρίς τροποποίηση της αλληλουχίας DNA, δηλαδή, χωρίς να προκαλεί μεταλλάξεις ή μετατοπίσεις, για παράδειγμα, επιτρέπει αυτό.

Γνωρίζοντας το επιγονόμετρο

Η έννοια του επιγονιδίου γεννήθηκε ως συνέπεια της εμφάνισης επιγενετικών και δεν είναι περισσότερο από όλα τα συστατικά που αποτελούν μέρος αυτής της ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης.

Σε αντίθεση με το γονιδίωμα, το οποίο παραμένει σταθερό και αμετάβλητο από τη γέννηση έως το γήρας (ή θα έπρεπε να είναι), το επιγονόμετρο είναι δυναμικό και μεταβλητό. Σε όλη την εξέλιξη αλλάζει, μπορεί να επηρεαστεί από το περιβάλλον, και δεν είναι το ίδιο σύμφωνα με τον τύπο του κελιού. Για να υπάρξει περιβαλλοντική επίδραση, έχει διαπιστωθεί ότι η κατανάλωση καπνού έχει αρνητικό αντίκτυπο στο επιγονιδίωμα, γεγονός που ευνοεί την εμφάνιση καρκίνου.

Πριν συνεχίσει, χρειάζεται μια σύντομη ανασκόπηση της γενετικής για να κατανοηθεί ο σκοπός του DNA. Ο γενετικός κώδικας περιέχει γονίδια, αλλά για τον ίδιο λόγο αυτό δεν θα έχει συνέπειες. Γενικά, είναι απαραίτητο να καλείται ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών Η RNA πολυμεράση "διαβάζει" αυτό το γονίδιο και μεταγράφει αυτό σε άλλο τύπο αλυσίδας νουκλεϊνικού οξέος που ονομάζεται "αγγελιοφόρο RNA" (mRNA), το οποίο αποτελείται μόνο από το γονιδιακό κομμάτι που διαβάζεται.

Είναι απαραίτητο ότι αυτό το RNA μεταφράζεται λαμβάνεται στο τελικό προϊόν, το οποίο δεν είναι άλλο από μια πρωτεΐνη, που σχηματίζεται από ένα άλλο μοριακό σύμπλοκο γνωστό ως ριβοσώματος σύνθεσης πρωτεΐνης από mRNA. Έχοντας ξεκαθαρίσει πώς λειτουργεί, συνεχίζω.

Επιγενετικοί μηχανισμοί

Το DNA είναι μια πολύ μεγάλη δομή, η οποία στην περίπτωση των ανθρώπων έχει μήκος σχεδόν δύο μέτρων, πολύ μεγαλύτερη από τη διάμετρο οποιουδήποτε κυττάρου.

Η φύση είναι σοφή και βρήκε μια μέθοδο για τη δραστική μείωση του μεγέθους και τη συσκευασία μέσα στον πυρήνα του κελιού: χάρη στο δομικές πρωτεΐνες που ονομάζονται "ιστόνες", που ομαδοποιούνται σε οκτώ ομάδες για να σχηματίσουν το νουκλεοσώματα, στηρίζουν την αλυσίδα του DNA για να τυλίξουν γύρω από αυτό και να διευκολύνουν την αναδίπλωση.

Η αλυσίδα του DNA δεν συμπιέζεται πλήρως, αφήνοντας περισσότερα ελεύθερα μέρη για να εκτελέσει τις λειτουργίες της. Το γεγονός είναι ότι η αναδίπλωση κάνει ανάγνωση των γονιδίων από την RNA πολυμεράση, έτσι δεν είναι πάντοτε διπλώνεται κατά τον ίδιο τρόπο σε διαφορετικά κύτταρα. Μη επιτρέποντας πρόσβαση σε πολυμεράση RNA, είστε ασκώντας τον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης χωρίς τροποποίηση της ακολουθίας.

Θα ήταν πολύ απλό αν αυτό ήταν ακριβώς αυτό, αλλά το επιγονέμιο Χρησιμοποιεί επίσης χημικούς δείκτες. Η πλέον γνωστή είναι η μεθυλίωση του DNA, η οποία συνίσταται στη δέσμευση μίας ομάδας μεθυλίου (-CH3) προς δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Αυτό το σημάδι, ανάλογα με την τοποθέτησή του, μπορεί τόσο να διεγείρει την ανάγνωση ενός γονιδίου όσο και να εμποδίζει την πρόσβασή του μέσω πολυμεράσης RNA..

Είναι το κληρονομικό κληρονομούμενο?

Το γονιδίωμα, το οποίο είναι αμετάβλητο, κληρονομείται κάθε γονέα ενός ατόμου. Αλλά το ίδιο συμβαίνει και με το επιγενή; Αυτό το θέμα έχει φέρει πολλές αντιπαραθέσεις και αμφιβολίες.

Θυμηθείτε ότι, σε αντίθεση με τον γενετικό κώδικα, το επιγονόμετρο είναι δυναμικό. Υπάρχουν επιστημονικές ομάδες που είναι πεπεισμένοι ότι και κληρονόμησε, και η πιο εκτεθειμένη κατέφυγε παράδειγμα είναι η περίπτωση ενός χωριού στη Σουηδία, όπου τα εγγόνια των παππούδων που ζουν πείνα πέρασε, σαν να ήταν ένα αποτέλεσμα της επιγενετική.

Το κύριο πρόβλημα αυτού του είδους των μελετών είναι ότι δεν περιγράφουν τη διαδικασία, αλλά είναι μόνο εικασίες χωρίς επίδειξη που λύει την αμφιβολία.

Όσο για όσους πιστεύουν ότι το επίγονο δεν είναι κληρονομικό, βασίζονται σε μια μελέτη που αποκαλύπτει μια οικογένεια γονιδίων, η κύρια λειτουργία της οποίας είναι επανεκκινήστε το epigenome στο zygote. Ωστόσο, η ίδια μελέτη καθιστά σαφές ότι το epigenome δεν ξεκινά πλήρως, αλλά ότι το 5% των γονιδίων ξεφεύγει από αυτή τη διαδικασία αφήνοντας μια μικρή πόρτα ανοιχτή.

Η σημασία της επιγενετικής

Η σπουδαιότητα που δίδεται στη μελέτη των επιγενετικών είναι ότι μπορεί να είναι ο τρόπος να διερευνούν και κατανοούν τις διαδικασίες ζωής όπως η γήρανση, οι διανοητικές διαδικασίες ή τα βλαστοκύτταρα.

Ο τομέας στον οποίο επιτυγχάνονται περισσότερα αποτελέσματα είναι η κατανόηση της βιολογίας του καρκίνου, η αναζήτηση των στόχων για τη δημιουργία νέων φαρμακολογικών θεραπειών για την καταπολέμηση της νόσου αυτής.

Γήρανση

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως στο κείμενο, το επιγονιδίωμα σε κάθε κύτταρο αλλάζει ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξης στο οποίο είναι το άτομο.

Υπάρχουν μελέτες που το έχουν αποδείξει. Παραδείγματος χάριν, έχει παρατηρηθεί ότι το γονιδίωμα ποικίλλει στον ανθρώπινο εγκέφαλο από τη γέννηση έως την ωριμότητα, ενώ στην ενηλικίωση έως ότου φθάσει σε μεγάλη ηλικία παραμένει σταθερή. Κατά τη διάρκεια της γήρανσης υπάρχουν και πάλι αλλαγές, αλλά αυτή τη φορά προς τα κάτω αντί για ανοδική.

Για αυτή τη μελέτη επικεντρώθηκαν σε μεθυλιώσεις DNA, βλέποντας ότι παράγουν περισσότερο κατά την εφηβεία και μειώθηκαν στην ηλικία. Σε αυτή την περίπτωση, η έλλειψη μεθυλίωσης εμποδίζει το έργο της πολυμεράσης RNA, πράγμα που οδηγεί σε μείωση της απόδοσης των νευρώνων.

Ως εφαρμογή για την κατανόηση της γήρανσης, υπάρχει μια μελέτη που χρησιμοποιεί πρότυπα μεθυλιώσεως DNA σε κύτταρα της γραμμής του αίματος ως δείκτες βιολογικής ηλικίας. Περιστασιακά, η χρονολογική ηλικία δεν συμπίπτει με τη βιολογική ηλικία και με τη χρήση αυτού του μοντέλου θα μπορούσε κανείς να γνωρίζει την υγεία και τη θνησιμότητα του ασθενούς με πιο συγκεκριμένο τρόπο.

Καρκίνος και παθολογίες

Ο καρκίνος είναι ένα κύτταρο για κάποιο λόγο δεν είναι πλέον ειδικεύεται στον ιστό προέλευσής τους και αρχίζει να συμπεριφέρεται σαν ένα αδιαφοροποίητο κύτταρο, δεν περιορίζεται πολλαπλασιασμό ή να μετακινηθούν σε άλλους ιστούς.

Λογικά, είναι φυσιολογικό να πιστεύουμε ότι οι αλλαγές στο επιγονόμετρο μπορεί να κάνει ένα κύτταρο να γίνει καρκινικό επηρεάζοντας τη γονιδιακή έκφραση.

Στο DNA υπάρχουν γονίδια που είναι γνωστά ως "κατασταλτικά του καρκίνου"? το δικό του όνομα υποδεικνύει ποια είναι η λειτουργία του. Λοιπόν, σε μερικές περιπτώσεις καρκίνου έχει παρατηρηθεί ότι αυτά τα γονίδια μεθυλιώνονται έτσι ώστε να αδρανοποιούν το γονίδιο.

Επί του παρόντος, ο στόχος είναι να μελετηθεί κατά πόσον η επιγενετική επηρεάζει άλλους τύπους παθολογιών. Υπάρχουν στοιχεία που υποδηλώνουν ότι εμπλέκεται επίσης σε αρτηριοσκλήρωση και σε ορισμένα είδη ψυχικών ασθενειών.

Ιατρικές εφαρμογές

Η φαρμακοβιομηχανία έχει τα μάτια της στο epigenome, το οποίο χάρη στο δυναμισμό της αποτελεί εφικτό στόχο για μελλοντικές θεραπείες. Έχουν ήδη τεθεί σε εφαρμογή θεραπείες σε κάποιους τύπους καρκίνου, κυρίως σε λευχαιμίες και λεμφώματα, όπου το φάρμακο στοχεύει τη μεθυλίωση του DNA.

Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτό είναι αποτελεσματικό εφόσον η προέλευση του καρκίνου είναι επιγενετική και όχι άλλη, όπως για παράδειγμα με μετάλλαξη.

Ωστόσο, η μεγαλύτερη πρόκληση είναι να αποκτηθούν όλες οι πληροφορίες για το ανθρώπινο επιγονιδίωμα, μέσω της αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος. Με ευρύτερη γνώση, στο μέλλον θα μπορούσατε να σχεδιάσετε πιο εξατομικευμένες θεραπείες και εξατομικευμένη, για να είναι σε θέση να γνωρίζει τις ανάγκες των κυττάρων της ζημιωμένης περιοχής σε έναν συγκεκριμένο ασθενή.

Η επιστήμη χρειάζεται περισσότερο χρόνο

Η επιγενετική είναι ένα αρκετά πρόσφατο πεδίο έρευνας και χρειάζεται περαιτέρω μελέτη για να κατανοηθεί περισσότερο το θέμα.

Αυτό που πρέπει να είναι σαφές είναι η επιγενετική αποτελείται από κανονισμούς γενετικής έκφρασης που δεν τροποποιούν την αλληλουχία DNA. Δεν είναι ασυνήθιστο να βρούμε εσφαλμένες αναφορές στην επιγενετική σε περιπτώσεις μεταλλάξεων, για παράδειγμα.