Bendrumas ir apibrėžimas
Epigenetika nagrinėja visų tų paveldimų modifikacijų tyrimus, kurie lemia genų ekspresijos pokyčius nekeičiant DNR sekos, todėl nekeičiant jo sudarančių nukleotidų sekos.
Tačiau naudojant labiau techninę kalbą galime pasakyti, kad epigenetika tiria visus tuos pokyčius ir visus pokyčius, galinčius keisti individo fenotipą, nekeičiant genotipo.
Termino „epigenetika“ pranašumas priskiriamas biologui Conradui Hal Waddingtonui, kuris 1942 m. Jį apibūdino kaip „biologijos šaką, tiriančią priežastinį ryšį tarp genų ir jų produkto, ir sukuria fenotipą ".
Šiais terminais paaiškinta, kad epigenetika gali atrodyti gana sudėtinga; siekiant geriau suprasti sąvoką, gali būti naudinga atidaryti mažą skliautą apie tai, kaip DNR yra sukurta ir kaip vyksta jame esančių genų transkripcija.
DNR ir genų transkripcija
DNR yra ląstelių branduolyje. Ji turi dvigubą spiralės struktūrą ir susideda iš pakartotinių vienetų, vadinamų nukleotidais.
Dauguma DNR, esančių mūsų ląstelėse, yra suskirstytos į tam tikrus subvienetus, vadinamus nukleozomomis .
Nukleozomas sudaro centrinė dalis (vadinama šerdimi), sudaryta iš baltymų, vadinamų histonais, aplink kuriuos DNR yra suvyniota.
Visa DNR ir histonai sudaro vadinamąjį chromatiną .
DNR esančių genų transkripcija tiksliai priklauso nuo pastarojo pakuotės nukleozomose. Tiesą sakant, genų transkripcijos procesą reguliuoja transkripcijos faktoriai, ypač baltymai, kurie jungiasi prie specifinių DNR esančių reguliavimo sekų ir kurie gali aktyvuoti arba slopinti - priklausomai nuo specifinių genų.
Todėl mažos pakuotės lygio DNR leis transkripcijos faktoriams pasiekti reguliavimo sekas. Priešingai, didelės pakuotės lygio DNR neleidžia jiems patekti.
Pakavimo lygį lemia patys histonai ir jų cheminės struktūros pokyčiai.
Detaliau, histonų acetilinimas (ty acetilo grupės pridėjimas tam tikrose vietose, esančiose aminorūgštyse, sudarančiose šiuos baltymus) sukelia kromatiną "atsipalaidavusia" konformacija, leidžiančią įvesti transkripcijos faktorius, todėl genų transkripcija. Priešingai, dezacetilinimas pašalina acetilo grupes, sukeldamas chromatino tirštėjimą ir tokiu būdu blokuodamas genų transkripciją.
Epigenetiniai signalai
Atsižvelgiant į tai, kas buvo pasakyta iki šiol, galime teigti, kad jei epigenetika tiria pokyčius, galinčius pakeisti fenotipą, bet ne individo genotipą, epigenetinis signalas yra toks modifikavimas, galintis pakeisti konkretaus geno ekspresiją, nekeisti nukleotidų sekos.
Todėl galime teigti, kad ankstesniame punkte minėtų histonų acetilinimas gali būti laikomas epigenetiniu signalu; kitaip tariant, tai epigenetinis modifikavimas, galintis daryti įtaką geno aktyvumui (kuris gali būti transkribuotas arba ne) nekeičiant jo struktūros.
Kitas epigenetinio modifikacijos tipas yra DNR ir pačių histonų metilinimo reakcija .
Pavyzdžiui, DNR metilinimas (pridėjimas prie metilo grupės) promotoriaus vietoje mažina genų transkripciją, kurios aktyvavimą reguliuoja ta pati promotoriaus vieta. Tiesą sakant, promotoriaus vieta yra specifinė DNR seka, kuri yra priešais genus, kurių užduotis yra leisti pradėti transkripciją. Todėl, pridėjus metilo grupę šioje vietoje, atsiranda tam tikras apsunkinimas, kuris trukdo genų transkripcijai.
Be to, kiti šiuo metu žinomi epigenetinių modifikacijų pavyzdžiai yra fosforilinimas ir ubiquitinacija .
Visus šiuos procesus, apimančius DNR ir histono baltymus (bet ne tik), reguliuoja kiti baltymai, kurie sintetinami po kitų genų transkripcijos, kurių aktyvumas gali būti pakeistas.
Bet kuriuo atveju įdomiausias epigenetinio modifikavimo ypatumas yra tas, kad jis gali vykti reaguojant į išorinius aplinkos stimulus, kurie iš tikrųjų yra susiję su aplinka, kuri mus supa, mūsų gyvenimo būdą (įskaitant mitybą) ir mūsų aplinką. sveikatos būklę.
Tam tikra prasme epigenetinis modifikavimas gali būti suprantamas kaip adaptyvus pokytis, kurį daro ląstelės.
Tokie pokyčiai gali būti fiziologiniai, kaip atsitinka neuronams, kurie naudoja epigenetinius mokymosi ir atminties mechanizmus, bet taip pat gali būti patologiniai, kaip, pavyzdžiui, yra psichikos sutrikimų ar navikų atveju.
Kitos svarbios epigenetinių modifikacijų savybės yra grįžtamumas ir paveldėjimas . Iš tiesų, šie pakeitimai gali būti perduodami iš vienos ląstelės į kitą, nors jie gali būti keičiami per tam tikrą laiką, visada reaguojant į išorinius stimulus.
Galiausiai, epigenetiniai modifikacijos gali vykti skirtinguose gyvenimo etapuose, o ne tik embriono lygmenyje (tuo metu, kai ląstelės skiriasi), kaip tikėjo, bet ir tada, kai organizmas jau yra sukurtas.
Terapiniai aspektai
Epigenetikos ir epigenetinių modifikacijų atradimas terapijos srityje gali būti plačiai naudojamas įvairių tipų patologijų, įskaitant neoplastinio tipo (navikų), gydymui.
Iš tiesų, kaip minėta, epigenetiniai modifikacijos taip pat gali būti patologinio pobūdžio; todėl tokiais atvejais jie gali būti apibrėžti kaip tikrosios anomalijos.
Tuomet mokslininkai teigė, kad jei šiuos pokyčius gali paveikti išoriniai dirgikliai ir jie gali pasireikšti ir būti toliau modifikuojami per visą organizmo gyvavimo laiką, galima juos įsikišti naudojant konkrečias molekules, kad būtų galima pranešti apie situaciją sąlygomis normalumo. Ką, tai, kad neįmanoma padaryti (bent jau dar), kai ligos priežastis yra tikra genetinė mutacija.
Norėdami geriau suprasti šią koncepciją, mes galime kaip pavyzdį panaudoti tyrinėtojų žinias apie epigenetiką priešvėžinio gydymo srityje.
Epigenetika ir navikai
Kaip gerai žinoma, neoplastinės ligos kyla iš genetinių mutacijų, dėl kurių atsiranda piktybinių ląstelių susidarymas, kurios labai greitai sukelia ligą.
Tačiau matėme, kad - su ta pačia genetine mutacija - tas pats navikas gali išsivystyti skirtingais būdais ir skirtingomis formomis iš vieno žmogaus į kitą (pavyzdžiui, viename asmenyje gali atsirasti užsikimšimo forma, o kitoje - forma) lėtinis). Mokslininkai mano, kad šį skirtingą patologijos pasireiškimo būdą reguliuoja epigenetika grindžiami reiškiniai.
Ypač pastebėta, kad daugelyje navikų formų epigenetiniai mechanizmai, lemiantys ligos pradžią, yra pagrįsti tik DNR ir histonų metilinimu ir acetilinimu (žr. Skirsnį „Epigenetiniai signalai“).
Moksliniai tyrimai šioje srityje paskatino dar eksperimentavimo fazėje esančių molekulių sintezę, galinčią veikti šių epigenetinių mechanizmų lygiu ir atlikti tam tikrą jų kontrolę.
Žinoma, neveikdami tiesiogiai DNR - todėl neveikia genetinės mutacijos, dėl kurios atsiranda pats navikas - šie galimi vaistai nėra įtikinami, bet gali sulėtinti arba sustabdyti neoplastinės patologijos progresavimą ir tuo pačiu metu leisti sumažinti dozes vartojamų priešnavikinių chemoterapijų, gerokai pagerinančių paciento gyvenimo kokybę, nes jie gali prailginti gyvenimo perspektyvą.
Tačiau epigenetikos mechanizmai dalyvauja ne tik vėžio ligų vystyme ir iki šiol įgytos žinios gali suteikti naujų ir naudingų idėjų, kaip sintezuoti vis veiksmingesnius ir specifinius vaistus ligų gydymui. tačiau tikslinių gydymo būdų nėra.
