Επιγενετική

Γενικά και Ορισμός

Η επιγενετική ασχολείται με τη μελέτη όλων εκείνων των κληρονομικών τροποποιήσεων που οδηγούν σε παραλλαγές στην γονιδιακή έκφραση χωρίς ωστόσο να μεταβάλλουν την αλληλουχία του DNA, και ως εκ τούτου χωρίς να προκαλούν τροποποιήσεις στην αλληλουχία των νουκλεοτιδίων που το συνθέτουν.

Με άλλα λόγια, η επιγενετική μπορεί να οριστεί ως η μελέτη αυτών των παραλλαγών στην έκφραση των γονιδίων μας, οι οποίες δεν προκαλούνται από πραγματικές γενετικές μεταλλάξεις, αλλά μπορούν να μεταδοθούν.
Ωστόσο, χρησιμοποιώντας μια πιο τεχνική γλώσσα, μπορούμε να επιβεβαιώσουμε ότι η επιγενετική μελετά όλες εκείνες τις τροποποιήσεις και όλες εκείνες τις αλλαγές που είναι σε θέση να διαφοροποιήσουν τον φαινότυπο ενός ατόμου, χωρίς ωστόσο να αλλάξουν τον γονότυπο.
Το πλεονέκτημα της "επινόησης του όρου" επιγενετική "αποδίδεται στον βιολόγο Conrad Hal Waddington ο οποίος, το 1942, τον όρισε ως" τον κλάδο της βιολογίας που μελετά τις αιτιώδεις αλληλεπιδράσεις μεταξύ γονιδίων και του προϊόντος τους και επιφέρει τον φαινότυπο ".
Εξηγούμενο με αυτούς τους όρους, η επιγενετική μπορεί να φαίνεται μάλλον περίπλοκη · για να κατανοήσουμε καλύτερα την έννοια μπορεί να είναι χρήσιμο να ανοίξουμε μια μικρή παρένθεση για το πώς δημιουργείται το DNA και πώς πραγματοποιείται η μεταγραφή των γονιδίων που περιέχει.

Μεταγραφή DNA και γονίδιο

Το DNA περιέχεται στον κυτταρικό πυρήνα, έχει δομή διπλής έλικας και αποτελείται από επαναλαμβανόμενες μονάδες, που ονομάζονται νουκλεοτίδια.
Το μεγαλύτερο μέρος του DNA που περιέχεται στα κύτταρά μας είναι οργανωμένο σε συγκεκριμένες υπομονάδες που ονομάζονται νουκλεοσώματα.
Τα νουκλεοσώματα αποτελούνται από ένα κεντρικό τμήμα (που ονομάζεται πυρήνας) που αποτελείται από πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες γύρω από τις οποίες τυλίγεται το DNA.
Το σύνολο του DNA και των ιστονών αποτελεί τη λεγόμενη χρωματίνη.
Η μεταγραφή των γονιδίων που περιέχονται στο DNA εξαρτάται ακριβώς από τη "συσκευασία του τελευταίου" μέσα στα νουκλεοσώματα. Στην πραγματικότητα, η διαδικασία μεταγραφής γονιδίου ρυθμίζεται από παράγοντες μεταγραφής, συγκεκριμένες πρωτεΐνες που συνδέονται με συγκεκριμένες ρυθμιστικές αλληλουχίες που υπάρχουν στο DNA και οι οποίες είναι σε θέση να ενεργοποιήσουν ή να καταστείλουν - ανάλογα με την περίπτωση - συγκεκριμένα γονίδια.
Το DNA με χαμηλό επίπεδο συσκευασίας θα επιτρέψει επομένως στους παράγοντες μεταγραφής να έχουν πρόσβαση σε ρυθμιστικές αλληλουχίες.Αντίθετα, το DNA με υψηλό επίπεδο συσκευασίας δεν θα τους επιτρέψει την πρόσβαση.
Το επίπεδο της συσκευασίας καθορίζεται από τις ίδιες τις ιστόνες και τις αλλαγές που μπορούν να γίνουν στη χημική τους δομή.
Πιο συγκεκριμένα, η "ακετυλίωση των ιστονών (δηλ. Η προσθήκη μιας ακετυλομάδας σε συγκεκριμένες θέσεις στα αμινοξέα που αποτελούν αυτές τις πρωτεΐνες) αναγκάζει τη χρωματίνη να λάβει μια" πιο χαλαρή "διαμόρφωση που επιτρέπει την εισαγωγή παραγόντων μεταγραφής, συνεπώς γονιδιακή μεταγραφή Από την άλλη πλευρά, η αποακετυλίωση απομακρύνει τις ομάδες ακετυλίου, προκαλώντας την πήξη της χρωματίνης και μπλοκάροντας έτσι τη μεταγραφή γονιδίου.

Επιγενετικά σήματα

Υπό το φως των όσων έχουν ειπωθεί μέχρι τώρα, μπορούμε να επιβεβαιώσουμε ότι, εάν η επιγενετική μελετήσει τις τροποποιήσεις που μπορούν να αλλάξουν τον φαινότυπο, αλλά όχι τον γονότυπο ενός ατόμου, ένα επιγενετικό σήμα είναι αυτή η τροποποίηση ικανή να αλλάξει την έκφραση ενός δεδομένου γονιδίου , χωρίς να μεταβάλλεται η αλληλουχία νουκλεοτιδίων.
Κατά συνέπεια, μπορούμε να επιβεβαιώσουμε ότι η ακετυλίωση των ιστονών που αναφέρθηκε στην προηγούμενη παράγραφο μπορεί να θεωρηθεί ως επιγενετικό σήμα · με άλλα λόγια, είναι μια επιγενετική τροποποίηση ικανή να επηρεάσει τη δραστηριότητα του γονιδίου (η οποία μπορεί να μεταγραφεί ή λιγότερο) χωρίς να αλλάξει τη δομή του.
Ένας άλλος τύπος επιγενετικής τροποποίησης αποτελείται από την αντίδραση μεθυλίωσης, τόσο του DNA όσο και των ίδιων των ιστονών.
Για παράδειγμα, η μεθυλίωση (δηλ. Η προσθήκη μεθυλικής ομάδας) του DNA σε μια θέση προαγωγέα μειώνει τη μεταγραφή του γονιδίου, του οποίου η ενεργοποίηση ρυθμίζεται από την ίδια τη θέση προαγωγού. Στην πραγματικότητα, η θέση προαγωγέα είναι μια συγκεκριμένη αλληλουχία DNA που βρίσκεται ανάντη των γονιδίων, καθήκον των οποίων είναι να επιτρέψουν την έναρξη της μεταγραφής του ίδιου. Η προσθήκη μιας ομάδας μεθυλίου σε αυτό το σημείο προκαλεί επομένως ένα είδος επιβάρυνσης που εμποδίζει τη μεταγραφή γονιδίου.
Ακόμα, άλλα παραδείγματα επί του παρόντος γνωστών επιγενετικών τροποποιήσεων είναι η φωσφορυλίωση και η πανταχού παρουσία.
Όλες αυτές οι διαδικασίες που περιλαμβάνουν DNA και πρωτεΐνες ιστόνης (αλλά όχι μόνο) ρυθμίζονται από άλλες πρωτεΐνες που συντίθενται μετά τη μεταγραφή άλλων γονιδίων, των οποίων η δραστηριότητα μπορεί, με τη σειρά της, να αλλάξει.

Σε κάθε περίπτωση, η πιο ενδιαφέρουσα ιδιαιτερότητα μιας επιγενετικής τροποποίησης είναι ότι μπορεί να λάβει χώρα ως απάντηση σε εξωτερικά περιβαλλοντικά ερεθίσματα που αφορούν, ακριβώς, το περιβάλλον που μας περιβάλλει, τον τρόπο ζωής μας (συμπεριλαμβανομένης της διατροφής) και την κατάσταση της υγείας μας.
Κατά μία έννοια, μια επιγενετική τροποποίηση μπορεί να νοηθεί ως μια προσαρμοστική αλλαγή που λειτουργεί από τα κύτταρα.
Αυτές οι αλλαγές μπορεί να είναι φυσιολογικές, όπως συμβαίνει στην περίπτωση των νευρώνων που υιοθετούν επιγενετικούς μηχανισμούς μάθησης και μνήμης, αλλά μπορούν επίσης να είναι παθολογικές, όπως συμβαίνει, για παράδειγμα, στην περίπτωση ψυχικών διαταραχών ή όγκων.

Άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά των επιγενετικών τροποποιήσεων είναι η αναστρεψιμότητα και η κληρονομικότητα. Στην πραγματικότητα, αυτές οι τροποποιήσεις μπορούν να μεταδοθούν από το ένα κύτταρο στο άλλο, αν και μπορούν να υποστούν περαιτέρω αλλαγές με την πάροδο του χρόνου, πάντα σε απάντηση των εξωτερικών ερεθισμάτων.
Τέλος, επιγενετικές τροποποιήσεις μπορούν να συμβούν σε διαφορετικές φάσεις της ζωής και όχι μόνο σε εμβρυϊκό επίπεδο (όταν τα κύτταρα διαφοροποιούνται) όπως πίστευαν κάποτε, αλλά και όταν ο οργανισμός έχει ήδη αναπτυχθεί.

Θεραπευτικές Πτυχές

Η ανακάλυψη επιγενετικών και επιγενετικών τροποποιήσεων μπορεί να αξιοποιηθεί ευρέως στο θεραπευτικό πεδίο για την πιθανή θεραπεία διαφόρων τύπων παθολογιών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων του νεοπλαστικού τύπου (όγκοι).
Στην πραγματικότητα, όπως αναφέρθηκε, οι επιγενετικές τροποποιήσεις μπορεί επίσης να έχουν παθολογική φύση. Επομένως, σε αυτές τις περιπτώσεις, μπορούν να οριστούν ως πραγματικές ανωμαλίες.
Συνεπώς, οι ερευνητές υπέθεσαν ότι, εάν αυτές οι αλλαγές μπορούν να επηρεαστούν από εξωτερικά ερεθίσματα και να εκδηλωθούν και να τροποποιηθούν περαιτέρω καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του οργανισμού, τότε είναι δυνατόν να παρέμβουμε σε αυτά χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα μόρια με στόχο να επαναφέρουμε την κατάσταση κανονικές συνθήκες.κανονικότητας. Αυτό είναι κάτι που δεν μπορεί να γίνει (τουλάχιστον όχι ακόμα) όταν η αιτία της νόσου έγκειται σε μια πραγματική γενετική μετάλλαξη.
Για να κατανοήσουμε καλύτερα αυτήν την έννοια, μπορούμε να πάρουμε ως παράδειγμα τη χρήση που έχουν κάνει οι ερευνητές στη γνώση της επιγενετικής στον τομέα των αντικαρκινικών θεραπειών.