Τι είναι η επιγενετική; Κλειδιά στην κατανόηση
Πόσο σημαντικό είναι το DNA Ο γενετικός κώδικας είναι το βασικό κομμάτι της ζωής , η οποία στην περίπτωση των ανθρώπων αποθηκεύει τις πληροφορίες που επιτρέπει στο σώμα να αναπτυχθεί μεταξύ των σχεδόν 20.000 γονιδίων που απαρτίζουν το γονιδίωμα. Όλα τα κύτταρα του ίδιου σώματος έχουν το ίδιο DNA.
Πώς είναι δυνατόν 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 τα πάντα, αφού υπάρχει ένα σημαντικό συστατικό που είναι το περιβάλλον. Εδώ έρχεται ο όρος επιγενετική, "για τη γενετική" ή "εκτός από τη γενετική".
Υπάρχουν παράγοντες εξωτερικοί του γενετικού κώδικα που ρυθμίζουν την έκφραση των διαφορετικών 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 σκωτσέζο γενετιστή Conrad Hal Waddington το 1942 για να αναφερθεί μελέτη της σχέσης των γονιδίων και του περιβάλλοντος .
Ένας απλός τρόπος για να κατανοήσω την επιγενεσία μου έδωσε ένας καλός φίλος με αυτό το παράδειγμα: αν νομίζουμε ότι το DNA είναι βιβλιοθήκη, τα γονίδια είναι βιβλία και η έκφραση γονιδίων είναι ο βιβλιοθηκονόμος. Αλλά οι ίδιες οι βιβλιοθήκες, η σκόνη, τα ράφια, οι φωτιές ... όλα που εμποδίζουν ή βοηθούν τον βιβλιοθηκάριο να έχει πρόσβαση στα βιβλία θα είναι επιγενετικά.
Η πραγματικότητα είναι αυτή 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, σε ποιο στάδιο ανάπτυξης βρίσκεται 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 του DNA, δηλαδή χωρίς να προκαλεί μεταλλάξεις ή μετατοπίσεις, για παράδειγμα, το επιτρέπει.
Γνωρίζοντας το επιγονόμετρο
Η έννοια του epigenome 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 μέχρι 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 κυττάρου. 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 το μεταγράφει σε άλλο τύπο αλυσίδας νουκλεϊκού οξέος που ονομάζεται "αγγελιαφόρο RNA" (mRNA), το οποίο αποτελείται μόνο από το γονιδιακό κομμάτι που διαβάζεται.
Είναι απαραίτητο αυτό το λαμβανόμενο RNA να μεταφραστεί στο τελικό προϊόν, το οποίο δεν είναι άλλο από μια πρωτεΐνη, που σχηματίζεται από ένα άλλο μοριακό σύμπλεγμα γνωστό ως ριβόσωμα, το οποίο συνθέτει την πρωτεΐνη από το 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 της κυψέλης: χάρη στο δομικές πρωτεΐνες που ονομάζονται "ιστόνες" , οι οποίες ομαδοποιούνται σε ομάδες των οκτώ για να σχηματίσουν τον νουκλεοσώματος, στηρίζουν την αλυσίδα DNA έτσι ώστε να τυλίγονται γύρω από αυτήν και να διευκολύνουν την αναδίπλωση.
Η αλυσίδα DNA δεν είναι πλήρως συμπαγής, αφήνοντας περισσότερα ελεύθερα μέρη για να εκτελέσει τις λειτουργίες της. Η αλήθεια είναι ότι η αναδίπλωση καθιστά δύσκολη την ανάγνωση των γονιδίων από την πολυμεράση RNA, επομένως δεν είναι πάντα διπλωμένη με τον ίδιο τρόπο σε διαφορετικά κύτταρα. Μη επιτρέποντας την πρόσβαση σε πολυμεράση RNA, είστε ασκώντας τον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης χωρίς τροποποίηση της ακολουθίας.
Θα ήταν πολύ απλό αν αυτό ήταν μόνο αυτό, αλλά το επιγενή 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 σήμα, ανάλογα με την τοποθέτησή του, μπορεί αμφότερα να διεγείρει την ανάγνωση ενός γονιδίου και να εμποδίσει την πρόσβασή του από την πολυμεράση RNA.
Είναι το κληρονομικό κληρονομούμενο;
Το γονιδίωμα, το οποίο είναι αμετάβλητο, κληρονομείται κάθε γονέα ενός ατόμου. Αλλά το ίδιο συμβαίνει και με τον επιγονόμετρο; Αυτό το θέμα έχει φέρει πολλές διαμάχες και αμφιβολίες.
Θυμηθείτε ότι, σε αντίθεση με τον γενετικό κώδικα, το επιγενόμετρο είναι δυναμικό. Υπάρχουν επιστημονικές ομάδες που είναι πεπεισμένες ότι κληρονομούνται και το πιο επαναλαμβανόμενο παράδειγμα που εκτίθεται είναι μια περίπτωση ενός χωριού στη Σουηδία, όπου τα εγγόνια των παππούδων που περνούσαν από την πείνα ζουν περισσότερο, σαν να ήταν αποτέλεσμα επιγενετικών.
Το κύριο πρόβλημα με αυτού του είδους τις μελέτες 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 επανεκκινείται εντελώς, αλλά ότι το 5% των γονιδίων ξεφεύγει από αυτή τη διαδικασία αφήνοντας μια μικρή πόρτα ανοιχτή.
Η σημασία της επιγενετικής
Η σημασία που δίνεται στη μελέτη των επιγενετικών είναι ότι μπορεί να είναι ο δρόμος 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, αναζητώντας στόχους για τη δημιουργία νέων φαρμακολογικών θεραπειών για την καταπολέμηση αυτής της ασθένειας.
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 ποικίλει στον ανθρώπινο εγκέφαλο από τη γέννηση έως την ωριμότητα, ενώ στην ενηλικίωση μέχρι να φτάσει σε γήρας παραμένει σταθερή. Κατά τη διάρκεια της γήρανσης αλλάζουν ξανά, αλλά αυτή τη φορά προς τα κάτω αντί για ανοδική.
Για τη μελέτη αυτή επικεντρώθηκαν σε μεθυλιώσεις DNA, βλέποντας ότι παράγουν περισσότερο κατά την εφηβεία και κατέβηκαν στα γηρατειά. Στην περίπτωση αυτή, η έλλειψη μεθυλίωσης εμποδίζει το έργο της πολυμεράσης RNA , η οποία οδηγεί σε μείωση της αποδοτικότητας από τους νευρώνες.
Ως εφαρμογή για την κατανόηση της γήρανσης, υπάρχει μια μελέτη που χρησιμοποιεί μοντέλα μεθυλίωσης ϋΝΑ σε κύτταρα αίματος ως δείκτες βιολογικής ηλικίας. Περιστασιακά, η χρονολογική ηλικία δεν συμπίπτει με τη βιολογική ηλικία και με τη χρήση αυτού του μοτίβου θα μπορούσε κανείς να γνωρίζει την κατάσταση της υγείας του ασθενούς και τη θνησιμότητα με πιο συγκεκριμένο τρόπο.
Καρκίνος και παθολογίες
Ο καρκίνος αποτελείται από ένα κύτταρο που για κάποιο λόγο παύει να εξειδικεύεται στον ιστό του και αρχίζει να συμπεριφέρεται σαν να ήταν ένα αδιαφοροποίητο κύτταρο, χωρίς να περιορίζει τον πολλαπλασιασμό του ή να μετακινείται σε άλλους ιστούς.
Με τη λογική, είναι φυσιολογικό να πιστεύουμε ότι οι αλλαγές στο επιγονόμετρο μπορεί να προκαλέσει ένα κύτταρο να γίνει καρκινικό επηρεάζοντας τη γονιδιακή έκφραση.
Στο DNA υπάρχουν γονίδια που είναι γνωστά ως "κατασταλτικά του καρκίνου" ? το δικό του όνομα δηλώνει ποια είναι η λειτουργία του. Λοιπόν, σε μερικές περιπτώσεις καρκίνου έχει παρατηρηθεί ότι αυτά τα γονίδια είναι μεθυλιωμένα έτσι ώστε να αδρανοποιούν το γονίδιο.
Επί του παρόντος, ο στόχος είναι να μελετηθεί αν η επιγενετική επηρεάζει άλλους τύπους παθολογιών. Υπάρχουν στοιχεία που υποδηλώνουν ότι εμπλέκεται επίσης σε αρτηριοσκλήρωση και σε ορισμένα είδη ψυχικών ασθενειών.
Ιατρικές εφαρμογές
Η φαρμακευτική βιομηχανία 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 στη μεθυλίωση του DNA.
Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτό είναι αποτελεσματικό εφόσον η προέλευση του καρκίνου είναι επιγενετική και όχι άλλη, όπως για παράδειγμα με μια μετάλλαξη.
Ωστόσο, η μεγαλύτερη πρόκληση είναι να αποκτηθούν όλες οι πληροφορίες σχετικά με 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 απαιτείται περαιτέρω μελέτη για να κατανοηθεί περισσότερο το θέμα.
Αυτό που πρέπει να είναι σαφές είναι ότι οι επιγενετικές αποτελείται από κανονισμούς γενετικής έκφρασης που δεν τροποποιούν την αλληλουχία DNA. Δεν είναι ασυνήθιστο να βρούμε λανθασμένες αναφορές στην επιγενετική σε περιπτώσεις μεταλλάξεων, για παράδειγμα.
