Что такое эпигенетика? Ключи к пониманию
Насколько важна ДНК Генетический код - ключевой элемент жизни который в случае людей хранит информацию, которая позволяет организму развиваться среди почти 20000 генов, составляющих геном. Все клетки одного и того же тела имеют одинаковую ДНК.
Так как же возможно, что они действуют по-другому? Или, скорее, как нейрон является нейроном, а не гепатоцитом, если они представляют одну и ту же ДНК? Ответ лежит в эпигенетике .
- Статья по теме: «Генетика и поведение: гены решают, как мы будем действовать?»
Что такое эпигенетика?
Хотя она содержит информацию, цепь дезоксирибонуклеиновой кислоты - это еще не все, поскольку существует важный компонент, который является окружающей средой. Здесь появляется термин эпигенетика, «о генетике» или «помимо генетики».
Существуют факторы, внешние по отношению к генетическому коду, которые регулируют экспрессия различных генов, но всегда сохраняя последовательность ДНК в неизменном виде. Это механизм, который имеет свою актуальность: если бы все гены были активны одновременно, это было бы бесполезно, для чего необходим контроль над экспрессией.
Термин эпигенетика был придуман шотландским генетиком Конрадом Хэлом Уоддингтоном в 1942 году для обозначения изучение взаимосвязи генов и окружающей среды .
Один хороший пример с этим примером дал мне простой способ понять эпигенез: если мы думаем, что ДНК - это библиотека, гены - это книги, а экспрессия генов - библиотекарь. Но сами библиотеки, пыль, полки, пожары ... все, что мешает или помогает библиотекарю получить доступ к книгам, было бы эпигенетикой.
Реальность такова, что Геном человека состоит из более чем 20000 генов , но они не всегда активны одновременно. В зависимости от типа клетки, на какой стадии развития находится организм или даже среда, в которой живет индивидуум, будут одни активные гены, а другие - нет. Наличие группы белков, которая отвечает за контроль экспрессии генов без изменения последовательности ДНК, то есть, например, без мутаций или транслокаций, позволяет это сделать.
Знание эпигенома
Концепция эпигенома родилась как следствие появления эпигенетики, и состоит не более чем из всех компонентов, которые являются частью этой регуляции экспрессии генов.
В отличие от генома, который остается стабильным и неизменным от рождения до старости (или должен быть), эпигеном является динамическим и изменчивым. На протяжении всего развития это меняется, может быть затронуто окружающей средой и это не то же самое в зависимости от типа клетки. Для воздействия на окружающую среду было замечено, что употребление табака оказывает негативное воздействие на эпигеном, что способствует возникновению рака.
Прежде чем продолжить, краткий обзор генетики необходим, чтобы понять назначение ДНК. Генетический код содержит гены, но по этой причине это не будет иметь последствий. В общем, необходимо, чтобы белковый комплекс назывался РНК-полимераза «читает» этот ген и транскрибирует его к другому типу цепи нуклеиновой кислоты, называемой «мессенджер РНК» (мРНК), которая состоит только из фрагмента гена считывания.
Необходимо, чтобы эта полученная РНК была переведена в конечный продукт, который представляет собой не что иное, как белок, образованный другим молекулярным комплексом, известным как рибосома, который синтезирует белок из мРНК. Поняв, как это работает, я продолжаю.
Эпигенетические механизмы
ДНК представляет собой очень большую структуру, которая в случае человека имеет длину почти два метра, намного превышающую диаметр любой клетки.
Природа мудра и нашла способ резко уменьшить размер и упаковать его в ядро клетки: благодаря структурные белки, называемые "гистоны" , которые сгруппированы в группы по восемь, чтобы сформировать нуклеосому, поддерживают цепочку ДНК так, чтобы она оборачивалась вокруг нее и облегчала складывание.
Цепочка ДНК не полностью компактна, оставляя клетке больше свободных частей для выполнения ее функций. Правда заключается в том, что фолдинг затрудняет считывание генов с помощью РНК-полимеразы, поэтому он не всегда складывается одинаково в разных клетках. Отказавшись от доступа к РНК-полимеразе, вы осуществляет контроль над экспрессией генов без изменения последовательности.
Было бы очень просто, если бы только это, но эпигеном Он также использует химические маркеры , Наиболее известным является метилирование ДНК, которое заключается в связывании метильной группы (-CH3) с дезоксирибонуклеиновой кислотой.Эта метка, в зависимости от ее расположения, может стимулировать считывание гена и препятствовать достижению его с помощью РНК-полимеразы.
Эпигеном наследуется?
Геном, который неизменен, наследуется каждого из родителей человека. Но происходит ли то же самое с эпигеномом? Эта тема принесла много споров и сомнений.
Помните, что, в отличие от генетического кода, эпигеном является динамическим. Существуют научные группы, которые убеждены в том, что оно также передается по наследству, и наиболее часто встречающимся примером является случай в деревне в Швеции, где внуки бабушек и дедушек, которые пережили голод, живут дольше, как если бы это было результатом эпигенетики.
Основная проблема этого типа исследований заключается в том, что они не описывают процесс, а представляют собой лишь предположения без демонстрации, которая решает сомнение.
Что касается тех, кто считает, что эпигеном не наследуется, они основаны на исследовании, которое выявляет семейство генов, основной функцией которого является перезапустите эпигеном в зиготе , Тем не менее, то же самое исследование показывает, что эпигеном не перезапускается полностью, но 5% генов избегают этого процесса, оставляя небольшую дверь открытой.
Важность эпигенетики
Важное значение, которое уделяется изучению эпигенетики, заключается в том, что она может стать исследовать и понимать жизненные процессы как старение, психические процессы или стволовые клетки.
Область, в которой получают больше результатов, - это понимание биологии рака, поиск целей для создания новых фармакологических методов лечения для борьбы с этим заболеванием.
старение
Как упоминалось ранее в тексте, эпигеном в каждой клетке изменяется в зависимости от стадии развития, на которой находится человек.
Есть исследования, которые доказали это. Например, было отмечено, что геном меняется в человеческом мозге от рождения до зрелости, в то время как в зрелом возрасте и вплоть до старости остается стабильным. Во время старения снова происходят изменения, но на этот раз в сторону понижения, а не повышения.
Для этого исследования они сосредоточились на метилировании ДНК, видя, что они генерировали больше в подростковом возрасте и произошли в старости. В этом случае недостаток метилирования препятствует работе РНК-полимеразы , что приводит к снижению эффективности нейронами.
В качестве приложения для понимания старения существует исследование, которое использует паттерны метилирования ДНК в клетках родословной в качестве индикаторов биологического возраста. Иногда хронологический возраст не совпадает с биологическим возрастом, и с использованием этого паттерна можно более точно узнать состояние здоровья и уровень смертности пациента.
Рак и патологии
Рак состоит из клетки, которая по какой-то причине перестает специализироваться на своей ткани происхождения и начинает вести себя так, как если бы она была недифференцированной клеткой, не ограничивая ее пролиферацию или перемещение в другие ткани.
По логике нормально думать, что изменения в эпигеноме может привести к раку клетки влияя на экспрессию генов.
В ДНК есть гены, которые известны как "подавители рака" ; его собственное имя указывает, какова его функция. Ну, в некоторых случаях рака было видно, что эти гены метилированы так, что они инактивируют ген.
В настоящее время целью является изучение влияния эпигенетики на другие типы патологий. Есть основания полагать, что он также участвует в атеросклерозе и некоторых типах психических заболеваний.
Медицинские приложения
Фармацевтическая промышленность смотрит на эпигеном, который благодаря своей динамичности является реальной целью для будущих методов лечения. Они уже применяются на практике лечение некоторых видов рака В основном при лейкозах и лимфомах, где препарат направлен на метилирование ДНК.
Следует отметить, что это эффективно до тех пор, пока происхождение рака является эпигенетическим, а не другим, как, например, в результате мутации.
Однако самой большой проблемой является получение всей информации о эпигеноме человека путем секвенирования генома человека. С более широкими знаниями, в будущем Вы могли бы разработать более персонализированные процедуры и индивидуализированы, чтобы иметь возможность узнать потребности клеток поврежденного участка у конкретного пациента.
Науке нужно больше времени
Эпигенетика - сравнительно недавняя область исследований, и для более глубокого понимания предмета необходимы дальнейшие исследования.
Что должно быть ясно, это то, что эпигенетика состоит из генетических правил выражения которые не изменяют последовательность ДНК. Например, нередко можно найти неправильные ссылки на эпигенетику в случаях мутаций.
