Epigeneetika

Üldine ja määratlus

Epigeneetika tegeleb kõigi nende pärilike modifikatsioonide uurimisega, mis põhjustavad geeniekspressiooni variatsioone, muutmata seejuures DNA järjestust ja seega muutmata seda moodustavate nukleotiidide järjestust.

Teisisõnu võib epigeneetikat määratleda kui nende geenide ekspressiooni variatsioonide uurimist, mis ei ole põhjustatud tõelistest geneetilistest mutatsioonidest, kuid mis võivad olla ülekantavad.
Kasutades tehnilisemat keelt, võime siiski kinnitada, et epigeneetika uurib kõiki neid modifikatsioone ja kõiki neid muutusi, mis võivad indiviidi fenotüüpi varieerida, muutmata seejuures genotüüpi.
Termini "epigeneetika" väljatöötamise põhjuseks on bioloog Conrad Hal Waddington, kes 1942. aastal määratles selle kui "bioloogia haru, mis uurib geenide ja nende saaduste vahelist põhjuslikku koostoimet ning toob esile fenotüübi".
Nende terminitega seletatuna võib epigeneetika tunduda üsna keeruline; kontseptsiooni paremaks mõistmiseks võib olla kasulik avada väike sulg DNA valmistamise ja selles sisalduvate geenide transkriptsiooni kohta.

DNA ja geeni transkriptsioon

DNA on raku tuumas. Sellel on kahekordne spiraalstruktuur ja see koosneb korduvatest üksustest, mida nimetatakse nukleotiidideks.
Enamik meie rakkudes sisalduvast DNA -st on organiseeritud teatud alaühikutesse, mida nimetatakse nukleosoomideks.
Nukleosoomid koosnevad keskosast (nn tuum), mis koosneb valkudest, mida nimetatakse histoonideks ja mille ümber DNA ümbritseb.
DNA ja histoonide komplekt moodustab nn kromatiini.
DNA -s sisalduvate geenide transkriptsioon sõltub täpselt viimase pakendist nukleosoomides. Tegelikult reguleerivad geeni transkriptsiooniprotsessi transkriptsioonifaktorid, konkreetsed valgud, mis seonduvad DNA -s esinevate spetsiifiliste regulatoorsete järjestustega. on võimelised aktiveerima või represseerima - olenevalt juhtumist - spetsiifilisi geene.
Madala pakenditasemega DNA võimaldab seega transkriptsioonifaktoritel juurdepääsu reguleerivatele järjestustele. Seevastu kõrge pakkimistasemega DNA ei võimalda neil juurdepääsu.
Pakendamise taseme määravad histoonid ise ja nende keemilises struktuuris tehtavad muudatused.
Täpsemalt, "histoonide atsetüülimine (st atsetüülrühma lisamine neid valke moodustavate aminohapete teatud kohtadesse) paneb kromatiini omandama" pingevabama "konformatsiooni, mis võimaldab transkriptsioonifaktorite sisenemist, seega geeni transkriptsiooni Teisest küljest eemaldab deatsetüülimine atsetüülrühmad, põhjustades kromatiini paksenemise ja blokeerides seega geeni transkriptsiooni.

Epigeneetilised signaalid

Seni öeldut silmas pidades võime kinnitada, et kui epigeneetika uurib modifikatsioone, mis suudavad muuta fenotüüpi, kuid mitte üksikisiku genotüüpi, on epigeneetiline signaal see modifikatsioon, mis võib muuta antud geeni ekspressiooni , muutmata nukleotiidjärjestust.
Järelikult võime kinnitada, et eelmises lõigus mainitud histoonide atsetüülimist võib pidada epigeneetiliseks signaaliks; teisisõnu, see on epigeneetiline modifikatsioon, mis suudab mõjutada geeni (mida saab transkribeerida või vähem) aktiivsust muutmata selle struktuur.
Teist tüüpi epigeneetilisi modifikatsioone moodustab nii DNA kui ka histoonide endi metüülimisreaktsioon.
Näiteks vähendab DNA metüleerimine (st metüülrühma lisamine) promootori kohas geeni transkriptsiooni, mille aktiveerimist reguleerib see promootori sait ise. Tegelikult on promootorisait spetsiifiline DNA järjestus, mis asub geenidest ülesvoolu, mille ülesanne on lubada selle transkriptsiooni algust. Seetõttu põhjustab metüülrühma lisamine sellele saidile teatud koormuse, mis takistab geeni transkriptsiooni.
Siiski on praegu tuntud epigeneetiliste modifikatsioonide näited fosforüülimine ja ubikvitineerimine.
Kõiki neid protsesse, mis hõlmavad DNA -d ja histooni valke (kuid mitte ainult), reguleerivad teised valgud, mis sünteesitakse pärast teiste geenide transkriptsiooni, mille aktiivsust saab omakorda muuta.

Igal juhul on epigeneetilise modifikatsiooni kõige huvitavam eripära see, et see võib toimuda vastuseks väliskeskkonna stiimulitele, mis puudutavad täpselt meid ümbritsevat keskkonda, meie elustiili (sh toitumist) ja meie tervislikku seisundit.
Mõnes mõttes võib epigeneetilist modifikatsiooni mõista kui rakkude juhitavat adaptiivset muutust.
Need muutused võivad olla füsioloogilised, nagu juhtub neuronite puhul, kes võtavad kasutusele õppimise ja mälu epigeneetilised mehhanismid, kuid need võivad olla ka patoloogilised, nagu juhtub näiteks psüühikahäirete või kasvajate korral.

Teised olulised epigeneetiliste modifikatsioonide omadused on pöörduvus ja pärilikkus. Tegelikult saab neid modifikatsioone ühest rakust teise edastada, kuigi need võivad aja jooksul siiski muutuda, alati vastuseks välistele stiimulitele.
Lõpuks võivad epigeneetilised modifikatsioonid toimuda erinevates eluetappides ja mitte ainult embrüonaalsel tasandil (kui rakud diferentseeruvad), nagu kunagi arvati, vaid ka siis, kui organism on juba arenenud.

Terapeutilised aspektid

Epigeneetika ja epigeneetiliste modifikatsioonide avastamist saab teraapias laialdaselt kasutada erinevat tüüpi patoloogiate, sealhulgas neoplastilist tüüpi (kasvajate), võimaliku ravi jaoks.
Tegelikult, nagu mainitud, võivad epigeneetilised modifikatsioonid olla ka patoloogilise iseloomuga; seetõttu võib neid juhtumeid määratleda kui tõelisi kõrvalekaldeid.
Seetõttu oletasid teadlased, et kui neid muutusi võivad mõjutada välised stiimulid ning need võivad avalduda ja end edasi muuta kogu organismi eluea jooksul, siis on neil võimalik sekkuda spetsiifiliste molekulide abil eesmärgiga tuua olukord tagasi. normaalsed tingimused, normaalsus. Seda ei saa (vähemalt veel mitte) teha, kui haiguse põhjus peitub tõelises geneetilises mutatsioonis.
Selle kontseptsiooni paremaks mõistmiseks võime näitena kasutada teadlaste epigeneetikaalaseid teadmisi vähivastase ravi valdkonnas.