Was ist Epigenetik? Schlüssel zum Verständnis

Wie wichtig ist DNA?. Der genetische Code ist das Schlüsselstück des Lebens, Im Falle des Menschen enthält es Informationen, die es dem Organismus ermöglichen, sich unter den fast 20.000 Genen zu entwickeln, aus denen das Genom besteht. Alle Zellen im selben Körper haben die gleiche DNA.

Wie ist es möglich, dass sie sich anders verhalten? Oder eher, wie ein Neuron ein Neuron und kein Hepatozyt ist, wenn sie dieselbe DNA haben? Die Antwort liegt in der Epigenetik.

• In Verbindung stehender Artikel: "Genetik und Verhalten: entscheiden Gene, wie wir handeln?"

Was ist Epigenetik??

Obwohl es die Informationen enthält, ist die Kette von Desoxyribonukleinsäure nicht alles, da die Umwelt eine wichtige Komponente ist. Hier kommt der Begriff Epigenetik, "über Genetik" oder "neben Genetik"..

Es gibt Faktoren außerhalb des genetischen Codes, die regulieren die Expression der verschiedenen Gene, aber immer die DNA-Sequenz intakt halten. Es ist ein Mechanismus, der seine Relevanz hat: Wenn alle Gene gleichzeitig aktiv wären, wäre es nicht gut, für die eine Kontrolle der Expression erforderlich ist.

Der Begriff Epigenetik wurde 1942 vom schottischen Genetiker Conrad Hal Waddington geprägt Untersuchung der Beziehung von Genen und Umwelt.

Eine einfache Möglichkeit, die Epigenese zu verstehen, wurde mir von einem guten Freund mit diesem Beispiel gegeben: Wenn wir denken, dass DNA eine Bibliothek ist, sind Gene Bücher und Genexpression der Bibliothekar. Aber die Bibliotheken selbst, der Staub, die Regale, die Feuer ... alles, was den Bibliothekar daran hindert, den Zugang zu den Büchern zu erleichtern, wäre epigenetisch.

Die Realität ist das Das menschliche Genom besteht aus mehr als 20.000 Genen, diese sind jedoch nicht immer gleichzeitig aktiv. Je nach Zelltyp ist es der Organismus oder die Umgebung, in der das Individuum lebt, in welcher Entwicklungsstufe sich einige aktive Gene befinden und andere nicht. Das Vorhandensein einer Gruppe von Proteinen, die für die Steuerung der Genexpression verantwortlich ist, ohne die DNA-Sequenz zu verändern, das heißt, ohne beispielsweise Mutationen oder Translokationen zu verursachen, erlaubt dies.

Das Epigenom kennen

Das Konzept des Epigenoms wurde als Folge des Auftretens der Epigenetik geboren und ist nicht mehr als alle Komponenten, die Teil dieser Regulation der Genexpression sind.

Im Gegensatz zum Genom, das von Geburt an bis ins hohe Alter stabil bleibt (oder sein sollte), ist das Epigenom dynamisch und variabel. Während der Entwicklung verändert sich alles, kann durch die Umwelt beeinträchtigt werden, und es ist je nach Art der Zelle nicht dasselbe. Um auf die Umwelt einzuwirken, hat sich gezeigt, dass der Konsum von Tabak das Epigenom negativ beeinflusst, was das Auftreten von Krebs begünstigt.

Bevor Sie fortfahren, ist eine kurze Überprüfung der Genetik erforderlich, um den Zweck der DNA zu verstehen. Der genetische Code enthält Gene, aber aus diesem Grund hätte dies keine Konsequenzen. Im Allgemeinen ist es notwendig, dass ein Proteinkomplex aufgerufen wird RNA-Polymerase "liest" dieses Gen und transkribiert es zu einer anderen Art von Nukleinsäurekette namens "Messenger RNA" (mRNA), die nur aus dem gelesenen Genfragment besteht.

Es ist notwendig, dass diese erhaltene RNA in das Endprodukt translatiert wird, das kein anderes als ein Protein ist, das von einem anderen als Ribosom bekannten Molekülkomplex gebildet wird, der das Protein aus der mRNA synthetisiert. Nachdem ich weiß, wie es funktioniert, mache ich weiter.

Epigenetische Mechanismen

DNA ist eine sehr große Struktur, die im Falle des Menschen eine Länge von fast zwei Metern hat, viel größer als der Durchmesser einer Zelle.

Die Natur ist weise und hat eine Methode gefunden, um die Größe drastisch zu reduzieren und sie im Zellkern zu verpacken: dank Strukturproteine ​​genannt "Histone", Diese sind in Gruppen von acht gruppiert, um das Nukleosom zu bilden. Sie stützen die DNA-Kette, sodass sie sich darin dreht und die Faltung erleichtert.

Die DNA-Kette ist nicht vollständig kompakt und lässt mehr freie Teile für die Zelle übrig, um ihre Funktionen auszuführen. Die Wahrheit ist, dass die Faltung das Lesen von Genen durch RNA-Polymerase schwierig macht, sodass sie in verschiedenen Zellen nicht immer auf dieselbe Weise gefaltet wird. Wenn Sie keinen Zugang zu RNA-Polymerase gewähren, tun Sie dies Kontrolle der Genexpression ausüben ohne die Reihenfolge zu ändern.

Es wäre sehr einfach, wenn es nur dieses wäre, sondern das Epigenom Es werden auch chemische Marker verwendet. Am bekanntesten ist die DNA-Methylierung, die aus der Bindung einer Methylgruppe (-CH3) an Desoxyribonukleinsäure besteht. Diese Markierung kann, abhängig von ihrer Platzierung, sowohl das Lesen eines Gens stimulieren als auch verhindern, dass es von der RNA-Polymerase erreicht wird.

Ist das Epigenom vererbt??

Das unveränderliche Genom wird vererbt von jedem der Eltern einer Person. Aber passiert dasselbe mit dem Epigenom? Dieses Thema hat viele Kontroversen und Zweifel hervorgerufen.

Denken Sie daran, dass das Epigenom im Gegensatz zum genetischen Code dynamisch ist. Es gibt wissenschaftliche Gruppen, die davon überzeugt sind, dass es auch vererbt wird. Das am häufigsten vorkommende Beispiel ist ein Dorf in Schweden, in dem die Enkelkinder von Großeltern, die von Hunger betroffen waren, länger leben, als wären sie Epigenetik.

Das Hauptproblem bei dieser Art von Studien ist, dass sie den Prozess nicht beschreiben, sondern nur Vermutungen ohne eine Demonstration sind, die den Zweifel löst.

Diejenigen, die glauben, dass das Epigenom nicht vererbt wird, basieren auf einer Studie, die eine Familie von Genen enthüllt, deren Hauptfunktion es ist Starten Sie das Epigenom in der Zygote neu. Dieselbe Studie macht jedoch deutlich, dass das Epigenom nicht vollständig neu startet, sondern dass 5% der Gene diesem Prozess entgehen und eine kleine Tür offen lassen.

Die Bedeutung der Epigenetik

Die Bedeutung, die dem Studium der Epigenetik beigemessen wird, ist, dass dies der Weg sein kann Lebensprozesse untersuchen und verstehen wie Alterung, mentale Prozesse oder Stammzellen.

Der Bereich, in dem weitere Ergebnisse erzielt werden, ist das Verständnis der Biologie von Krebs und die Suche nach Zielen, um neue pharmakologische Therapien gegen diese Krankheit zu entwickeln.

Altern

Wie zuvor im Text erwähnt, ändert sich das Epigenom in jeder Zelle entsprechend dem Entwicklungsstand, in dem sich die Person befindet..

Es gibt Studien, die das bewiesen haben. Zum Beispiel wurde das beobachtet Das Genom variiert im menschlichen Gehirn von der Geburt bis zur Reife, während im Erwachsenenalter bis ins hohe Alter stabil bleibt. Während des Alterns gibt es wieder Veränderungen, aber diesmal nach unten statt nach oben.

Für diese Studie konzentrierten sie sich auf DNA-Methylierungen, da sie in der Pubertät mehr erzeugten und im Alter abnahmen. In diesem Fall, Ein Mangel an Methylierung behindert die Arbeit der RNA-Polymerase, was zu einer Abnahme der Effizienz durch Neuronen führt.

Als Anwendung für das Verständnis des Alterns gibt es eine Studie, die DNA-Methylierungsmuster in Blutzellen als Indikatoren für das biologische Alter nutzt. Gelegentlich stimmt das chronologische Alter nicht mit dem biologischen Alter überein, und bei Verwendung dieses Musters könnten der Gesundheitszustand und die Sterblichkeit des Patienten konkreter bekannt sein.

Krebs und Pathologien

Krebs besteht aus einer Zelle, die aus irgendeinem Grund nicht mehr auf ihr Ursprungsgewebe spezialisiert ist und sich wie eine undifferenzierte Zelle zu benehmen beginnt, ohne ihre Proliferation einzuschränken oder sich in andere Gewebe zu bewegen.

Nach der Logik ist es normal zu denken, dass Veränderungen im Epigenom auftreten kann dazu führen, dass eine Zelle krebsartig wird durch Beeinflussung der Genexpression.

In der DNA gibt es Gene, die als "Krebssuppressoren" bekannt sind; Der eigene Name gibt an, was seine Funktion ist. Nun, in einigen Fällen von Krebs hat sich gezeigt, dass diese Gene methyliert sind, so dass sie das Gen inaktivieren.

Derzeit besteht das Ziel darin, zu untersuchen, ob die Epigenetik andere Arten von Pathologien beeinflusst. Es gibt Hinweise darauf, dass es auch an Arteriosklerose und einigen psychischen Erkrankungen beteiligt ist.

Medizinische anwendungen

Die Pharmaindustrie hat das Epigenom im Blick, das dank seiner Dynamik ein realisierbares Ziel für zukünftige Therapien ist. Sie werden bereits in die Praxis umgesetzt Behandlungen bei einigen Arten von Krebs, vor allem bei Leukämien und Lymphomen, wo das Medikament auf DNA-Methylierung abzielt.

Es sei darauf hingewiesen, dass dies wirksam ist, solange der Ursprung des Krebses epigenetisch ist und nicht eine andere, wie zum Beispiel eine Mutation.

Die größte Herausforderung besteht jedoch darin, alle Informationen über das menschliche Epigenom durch Sequenzierung des menschlichen Genoms zu erhalten. Mit einem breiteren Wissen in der Zukunft Sie könnten sich persönlichere Behandlungen ausdenken und individualisiert, um die Bedürfnisse der Zellen des geschädigten Bereichs in einem bestimmten Patienten kennenzulernen.

Wissenschaft braucht mehr Zeit

Die Epigenetik ist ein relativ junges Forschungsgebiet. Weitere Studien sind erforderlich, um das Thema besser zu verstehen.

Was klar sein muss, ist diese Epigenetik besteht aus genetischen Ausdrücken die die DNA-Sequenz nicht verändern. Es ist nicht ungewöhnlich, dass beispielsweise bei Mutationen falsche Verweise auf die Epigenetik gefunden werden.