Bendra ir apibrėžimas
Epigenetika tiria visas tas paveldimas modifikacijas, kurios lemia genų ekspresijos pokyčius, tačiau nekeičiant DNR sekos ir todėl nesukeliant modifikacijų ją sudarančių nukleotidų seka.
Tačiau, naudojant labiau techninę kalbą, galime patvirtinti, kad epigenetika tiria visus tuos pakeitimus ir visus tuos pakeitimus, kurie gali keisti individo fenotipą, tačiau nekeisdami genotipo.
„Sąvokos„ epigenetika “nuopelnas priskiriamas biologui Conradui Halui Waddingtonui, kuris 1942 m. Ją apibrėžė kaip„ biologijos šaką, tiriančią priežastinę genų ir jų produkto sąveiką ir sukuriantį fenotipą “.
Paaiškinta šiais terminais, epigenetika gali atrodyti gana sudėtinga; norint geriau suprasti sąvoką, gali būti naudinga atidaryti nedidelę skliaustą apie tai, kaip gaminama DNR ir kaip vyksta joje esančių genų transkripcija.
DNR ir genų transkripcija
DNR yra ląstelės branduolyje. Ji turi dvigubą spiralės struktūrą ir susideda iš pasikartojančių vienetų, vadinamų nukleotidais.
Dauguma mūsų ląstelėse esančios DNR yra suskirstytos į tam tikrus subvienetus, vadinamus nukleosomomis.
Nukleosomas sudaro centrinė dalis (vadinama šerdimi), sudaryta iš baltymų, vadinamų histonais, aplink kuriuos apgaubia DNR.
DNR ir histonų rinkinys sudaro vadinamąjį chromatiną.
Genų, esančių DNR, transkripcija tiksliai priklauso nuo „pastarųjų pakuotės“ nukleozomų viduje. Tiesą sakant, genų transkripcijos procesą reguliuoja transkripcijos faktoriai, tam tikri baltymai, kurie jungiasi prie specifinių DNR esančių reguliavimo sekų. gali suaktyvinti arba slopinti - priklausomai nuo atvejo - specifinius genus.
Todėl DNR, turinti mažą pakavimo lygį, leis transkripcijos faktoriams pasiekti reguliuojančias sekas.
Pakavimo lygį lemia patys histonai ir jų cheminės struktūros pakeitimai.
Tiksliau tariant, „histonų acetilinimas (ty acetilo grupės pridėjimas tam tikrose amino rūgščių, sudarančių šiuos baltymus) vietose, sukelia chromatino„ laisvesnę “konformaciją, leidžiančią įvesti transkripcijos faktorius, taigi ir genų transkripciją Kita vertus, deacetilinimas pašalina acetilo grupes, todėl chromatinas sutirštėja ir taip blokuoja genų transkripciją.
Epigenetiniai signalai
Atsižvelgiant į tai, kas buvo pasakyta iki šiol, galime patvirtinti, kad jei epigenetika tiria modifikacijas, galinčias pakeisti fenotipą, bet ne individo genotipą, epigenetinis signalas yra tas pakeitimas, galintis pakeisti tam tikro geno išraišką , nekeičiant nukleotidų sekos.
Todėl galime patvirtinti, kad ankstesnėje pastraipoje paminėtas histonų acetilinimas gali būti laikomas epigenetiniu signalu; kitaip tariant, tai yra epigenetinė modifikacija, galinti paveikti geno (kurį galima perrašyti ar mažiau) aktyvumą nekeičiant jos sandara.
Kitas epigenetinio modifikavimo tipas yra DNR ir pačių histonų metilinimo reakcija.
Pavyzdžiui, DNR metilinimas (ty metilo grupės pridėjimas) promotoriaus vietoje sumažina geno, kurio aktyvavimą reguliuoja pati promotoriaus vieta, transkripciją. Tiesą sakant, promotoriaus vieta yra specifinė DNR seka, esanti prieš genus, kurių užduotis yra leisti pradėti to paties transkripciją. Todėl metilo grupės pridėjimas šioje vietoje sukelia tam tikrą apsunkinimą, kuris trukdo genų transkripcijai.
Vis dėlto kiti šiuo metu žinomų epigenetinių modifikacijų pavyzdžiai yra fosforilinimas ir ubikvitinacija.
Visus šiuos procesus, apimančius DNR ir histono baltymus (bet ne tik), reguliuoja kiti baltymai, kurie sintezuojami po kitų genų transkripcijos, kurių aktyvumą savo ruožtu galima pakeisti.
Bet kokiu atveju įdomiausias epigenetinės modifikacijos ypatumas yra tas, kad jis gali įvykti reaguojant į išorinius aplinkos dirgiklius, kurie yra susiję būtent su mus supančia aplinka, mūsų gyvenimo būdu (įskaitant mitybą) ir mūsų sveikatos būkle.
Tam tikra prasme epigenetinė modifikacija gali būti suprantama kaip adaptacinis pokytis, kurį veikia ląstelės.
Šie pokyčiai gali būti fiziologiniai, kaip atsitinka neuronams, kurie priima epigenetinius mokymosi ir atminties mechanizmus, tačiau jie taip pat gali būti patologiniai, kaip, pavyzdžiui, esant psichikos sutrikimams ar navikams.
Kitos svarbios epigenetinių modifikacijų savybės yra grįžtamumas ir paveldimumas. Tiesą sakant, šie pakeitimai gali būti perduodami iš vienos ląstelės į kitą, nors laikui bėgant jie vis dar gali keistis, visada reaguojant į išorinius dirgiklius.
Galiausiai, epigenetinės modifikacijos gali įvykti įvairiais gyvenimo etapais ir ne tik embriono lygmeniu (kai ląstelės diferencijuojasi), kaip kažkada tikėta, bet ir tada, kai organizmas jau yra išsivystęs.
Terapiniai aspektai
Epigenetikos ir epigenetinių modifikacijų atradimas gali būti plačiai išnaudojamas terapijos srityje potencialiam įvairių tipų patologijų, įskaitant neoplastinio tipo (navikų), gydymui.
Iš tikrųjų, kaip minėta, epigenetinės modifikacijos taip pat gali būti patologinio pobūdžio; todėl šiais atvejais jas galima apibrėžti kaip tikras anomalijas.
Todėl mokslininkai iškėlė hipotezę, kad jei šiuos pokyčius gali paveikti išoriniai dirgikliai ir jie gali pasireikšti bei toliau keistis per visą organizmo gyvenimą, tuomet į juos galima įsikišti naudojant specifines molekules, kad situacija būtų grąžinta. normalios sąlygos. To negalima padaryti (bent jau kol kas), kai ligos priežastis slypi tikroje genetinėje mutacijoje.
Norėdami geriau suprasti šią sąvoką, kaip pavyzdį galime pasiimti mokslininkų panaudotas žinias apie epigenetiką priešvėžinio gydymo srityje.
