Hvad er epigenetik? Nøgler til forståelse

Hvor vigtigt er DNA. Den genetiske kode er den vigtigste del af livet, at i tilfælde af mennesker holder det de oplysninger, der gør det muligt for organismen at udvikle sig blandt de næsten 20.000 gener, der udgør genomet. Alle celler i samme krop har det samme DNA.

Så hvordan er det muligt at de handler anderledes? Eller rettere, hvordan en neuron er en neuron og ikke en hepatocyt, hvis de præsenterer det samme DNA? Svaret ligger i epigenetik.

• Relateret artikel: "Genetik og adfærd: bestemmer gener, hvordan vi handler?"

Hvad er epigenetik?

Selvom den indeholder oplysningerne, er kæden af ​​deoxyribonukleinsyre ikke alt, da der er en vigtig komponent, der er miljøet. Her kommer udtrykket epigenetik, "om genetik" eller "udover genetik".

Der er faktorer uden for den genetiske kode, der regulerer ekspressionen af ​​de forskellige gener, men altid at holde DNA-sekvensen intakt. Det er en mekanisme, der har sin relevans: Hvis alle generne var aktive på samme tid, ville det ikke være noget godt, for hvilket der er behov for kontrol over udtrykket.

Betegnelsen epigenetik blev dannet af den skotske genetiker Conrad Hal Waddington i 1942 for at henvise til undersøgelse af forholdet mellem gener og miljø.

En enkel måde at forstå epigénesis gav mig en god ven med dette eksempel: Hvis du tror, ​​at DNA er et bibliotek er bøger gener og genekspression er bibliotekar. Men de egne biblioteker, støv, hylder, brande ... alt for at forhindre eller hjælpe bibliotekaren at få adgang til bøger ville epigenetisk.

Virkeligheden er det Det menneskelige genom består af mere end 20.000 gener, men disse er ikke altid aktive på samme tid. Afhængigt af hvilken type celle det er, på hvilket udviklingsstadium er organismen eller endda det miljø, hvor individet lever, vil der være nogle aktive gener, og andre vil ikke. Tilstedeværelsen af ​​en gruppe af proteiner, der er ansvarlig for at kontrollere genekspression uden modifikation af DNA-sekvensen, det vil sige uden at forårsage mutationer eller translokationer, tillader eksempelvis dette.

At kende epigenomet

Begrebet epigenom blev født som følge af forekomsten af ​​epigenetika og er ikke mere end alle de komponenter, der er en del af denne regulering af genekspression.

I modsætning til genomet, som forbliver stabilt og uforanderligt fra fødsel til alderdom (eller skulle være), er epigenomet dynamisk og variabelt. Gennem udviklingen er det ved at ændre sig, kan påvirkes af miljøet, og det er ikke det samme ifølge typen af ​​celle. For at have en miljøpåvirkning er det blevet set, at forbrugende tobak har en negativ indvirkning på epigenomet, hvilket favoriserer forekomsten af ​​kræft.

Før der fortsættes, er en kort gennemgang af genetikken nødvendig for at forstå formålet med DNA. Den genetiske kode indeholder gener, men af ​​den grund ville det ikke have nogen konsekvenser. Generelt er det nødvendigt, at et proteinkompleks kaldes RNA-polymerase "læser" dette gen og transkriberer det til en anden type nukleinsyrekæde kaldet "messenger RNA" (mRNA), som kun består af genfragmentet læses.

Det er nødvendigt, at dette RNA oversættes opnås i det endelige produkt, som er ingen anden end et protein, der dannes af en anden molekylkompleks kendt som ribosom syntetisering protein fra mRNA. Når jeg har klaret, hvordan det virker, fortsætter jeg.

Epigenetiske mekanismer

DNA er en meget stor struktur, som i tilfælde af mennesker har en længde på næsten to meter, meget større end en celles diameter.

Naturen er klog og fundet en metode til drastisk at reducere størrelsen og pakke den inde i kernen i cellen: takket være strukturelle proteiner kaldet "histoner", som er grupperet i grupper på otte til dannelse af nukleosomet, understøtter DNA-kæden til at pakke rundt om det og lette foldning.

DNA kæden komprimeres ikke fuldstændigt, hvilket giver flere frie dele til cellen for at udføre sine funktioner. Sandheden er, at foldning gør det svært at læse gener af RNA-polymerase, så det foldes ikke altid på samme måde i forskellige celler. Ved ikke at give adgang til RNA-polymerase, er du udøve kontrol over genekspression uden at ændre sekvensen.

Det ville være meget enkelt, hvis det kun var dette, men epigenomet Det gør også brug af kemiske markører. Den mest kendte er DNA-methylering, som består af bindingen af ​​en methylgruppe (-CH3) til deoxyribonukleinsyre. Dette mærke kan, afhængigt af dets placering, både stimulere læsningen af ​​et gen og forhindre det i at nås af RNA-polymerase..

Er epigenomet arvet?

Genomet, som er uforanderligt, er arvet af hver enkelt forældres forældre. Men sker det samme med epigenomet? Dette emne har bragt en masse kontroverser og tvivl.

Husk at i modsætning til den genetiske kode er epigenomet dynamisk. Der er videnskabelige grupper, der er overbevist om, at også arvet, og den mest udsatte tyet eksempel er et tilfælde af en landsby i Sverige, hvor de børnebørn af bedsteforældre, der bor hungersnød passerede, som om det var et resultat af epigenetik.

Hovedproblemet ved denne type studier er, at de ikke beskriver processen, men er kun formodninger uden en demonstration, der løser tvivlen.

Hvad angår dem, der tror, ​​at epigenomet ikke er arvet, er de baseret på en undersøgelse, der afslører en familie af gener, hvis hovedfunktion er genstart epigenomet i zygot. Den samme undersøgelse gør det imidlertid klart, at epigenomet ikke genstarter helt, men at 5% af gener undgår denne proces og efterlader en lille dør åben.

Betydningen af ​​epigenetik

Betydningen af ​​undersøgelsen af ​​epigenetik er, at det kan være vejen til undersøge og forstå livsprocesser som ældning, mentale processer eller stamceller.

Feltet, hvor der opnås flere resultater, er i forståelsen af ​​kræftbiologi, søger mål for at generere nye farmakologiske terapier til bekæmpelse af denne sygdom.

aldrende

Som tidligere nævnt i teksten ændres epigenomet i hver celle i overensstemmelse med udviklingsstadiet, hvor personen er.

Der er studier, der har bevist dette. For eksempel er det blevet observeret, at genomet varierer i den menneskelige hjerne fra fødsel til modenhed, mens de i voksen alder, indtil de er i alderdom, forbliver stabile. Under aldring er der ændringer igen, men denne gang nedad i stedet for opad.

Til dette studie fokuserede de på DNA-methyleringer, da de genererede mere under ungdomsårene og faldt i alderdommen. I dette tilfælde, manglen på methylering hindrer arbejdet med RNA-polymerase, hvilket fører til et fald i effektiviteten hos neuroner.

Som en ansøgning om forståelse af aldring er der en undersøgelse, der benytter mønstre af DNA-methylering i blodlinjens celler som indikatorer for biologisk alder. Af og til falder den kronologiske alder ikke sammen med den biologiske alder, og ved brug af dette mønster kunne man kende patientens sundhed og dødelighed på en mere konkret måde.

Kræft og patologier

Kræft er en celle eller anden grund ikke længere har specialiseret sig i deres væv af oprindelse og begynder at opføre sig som en udifferentieret celle, ikke begrænset spredning eller flytter til andre væv.

Logisk set er det normalt at tænke på ændringer i epigenomet kan forårsage en celle at blive kræftfremkaldende ved at påvirke genekspression.

I DNA er der gener, der er kendt som "kræft suppressorer"; sit eget navn angiver, hvad dets funktion er. Nå, i nogle tilfælde af kræft er det blevet set, at disse gener er methyleret, så de inaktiverer genet.

I øjeblikket er målet at undersøge, om epigenetik påvirker andre former for patologier. Der er tegn på, at det også er involveret i arteriosklerose og i visse former for psykisk sygdom.

Medicinske applikationer

Den farmaceutiske industri har sine øjne på epigenomet, som takket være dens dynamik er et muligt mål for fremtidige terapier. De er allerede i praksis behandlinger i visse former for kræft, hovedsageligt i leukæmier og lymfomer, hvor lægemidlet målretter mod DNA-methylering.

Det skal bemærkes, at dette er effektivt, så længe cancerens oprindelse er epigenetisk og ikke en anden, som for eksempel ved en mutation.

Den største udfordring er imidlertid at opnå al information om det menneskelige epigenom ved sekventering af det menneskelige genom. Med bredere viden, i fremtiden du kunne udtænke mere personlige behandlinger og individualiseret, for at kunne kende behovene hos cellerne i det beskadigede område i en bestemt patient.

Videnskaben har brug for mere tid

Epigenetik er et ret nyt forskningsområde, og yderligere undersøgelse er nødvendig for at forstå emnet mere.

Hvad der må være klart er, at epigenetik består af genetiske udtryk regler som ikke ændrer DNA-sekvensen. Det er ikke ualmindeligt at finde fejlagtige referencer til epigenetik i tilfælde af mutationer, for eksempel.