Perralla

Rregullimi epigjenetik. Epigjenetika: Gjenet dhe diçka më lart. Kohëzgjatja e rezultateve të ndryshimeve epigjenetike dhe e ardhmja e epigjenetikës

Epigjenetika është një degë e gjenetikës që kohët e fundit është shfaqur si një fushë e pavarur kërkimi. Por sot kjo shkencë e re dinamike ofron një pamje revolucionare mbi mekanizmat molekularë të zhvillimit të sistemeve të gjalla.

Një nga hipotezat epigjenetike më të guximshme dhe frymëzuese se aktiviteti i shumë gjeneve ndikohet nga jashtë, tani gjen konfirmim në shumë eksperimente mbi kafshët model. Studiuesit janë të kujdesshëm në komentet e tyre mbi rezultatet e tyre, por nuk e përjashtojnë këtë Homo sapiens nuk varet plotësisht nga trashëgimia, që do të thotë se mund të ndikojë qëllimisht në të.

Në planin afatgjatë, nëse shkencëtarët kanë të drejtë dhe arrijnë të gjejnë çelësat e mekanizmave të kontrollit të gjeneve, një person do t'i nënshtrohet proceseve fizike që ndodhin në trup. Plakja mund të jetë mes tyre.

Ne fig Mekanizmi i ndërhyrjes së ARN -së.

Molekulat e dsRNA mund të jenë një ARN e flokëve ose dy fije ARN të çiftuara plotësuese të njëra -tjetrës.
Molekulat e gjata të dsRNA priten (përpunohen) në qelizë në ato të shkurtra nga enzima Dicer: njëra prej fushave të saj lidh në mënyrë specifike fundin e molekulës së dsRNA (të shënuar me një yll), ndërsa tjetra prodhon thyerje (të shënuara me shigjeta të bardha) në të dy fillesat e ARSH -së.

Si rezultat, formohet një ARN me dy fije 20-25 nukleotide të gjata (siRNA) dhe Dicer vazhdon në ciklin tjetër të ndarjes së dsRNA, duke u lidhur me skajin e saj të sapoformuar.

Këto siRNA mund të përfshihen në një kompleks që përmban proteinën Argonaute (AGO). Një nga fillesat siRNA në kompleks me proteinën AGO gjen në qelizë molekulat e ARN -së të dërguarit plotësues (mRNA). AGO shkurton molekulat mRNA të synuara, duke shkaktuar që ARN të degradojë, ose të ndalojë përkthimin e ARNi në ribozom. ARN -të e shkurtra gjithashtu mund të shtypin transkriptimin (sintezën e ARN -së) të një gjeni homolog ndaj tyre në sekuencën nukleotide në bërthamë.
(vizatim, diagram dhe koment / revista "Natyra" Nr. 1, 2007)

Mekanizma të tjerë, ende të panjohur, janë gjithashtu të mundshëm.
Dallimi midis mekanizmave të trashëgimisë epigjenetike dhe gjenetike është në qëndrueshmërinë e tyre, riprodhueshmërinë e efekteve. Tiparet e përcaktuara gjenetikisht mund të riprodhohen pafundësisht derisa të ndodhë një ndryshim (mutacion) i caktuar në gjenin përkatës.
Ndryshimet epigjenetike të shkaktuara nga stimuj të caktuar zakonisht riprodhohen në një seri gjeneratash qelizore brenda jetës së një organizmi. Kur ato transmetohen në brezat e ardhshëm, ata mund të riprodhohen jo më shumë se 3-4 breza, dhe pastaj, nëse stimuli që i ka nxitur ato zhduket, ata gradualisht zbehen.

Si duket në nivelin molekular? Shënuesit epigjenetikë, siç është zakon të quhen këto komplekse kimike, a nuk ndodhen ato në nukleotidet që formojnë sekuencën strukturore të molekulës së ADN -së, por mbi to dhe kapin drejtpërdrejt sinjale të caktuara?

Mjaft e drejtë. Shënuesit epigjenetikë nuk janë vërtet në nukleotide, por mbi to (metilim) ose jashtë tyre (acetilim i histoneve të kromatinës, mikro ARN).
Ajo që ndodh kur këto shënues u kalohen brezave të ardhshëm shpjegohet më së miri duke përdorur një pemë të Krishtlindjes si një analogji. "Lodrat" (shënuesit epigjenetikë) që kalojnë brez pas brezi hiqen plotësisht prej tij gjatë formimit të një blastocisti (embrioni me 8 qeliza), dhe më pas, gjatë procesit të implantimit, ato "vishen" në të njëjtat vende ku ata ishin më parë. Kjo është e njohur për një kohë të gjatë. Por ajo që është bërë e njohur kohët e fundit, dhe që i ktheu plotësisht idetë tona në biologji, ka të bëjë me modifikimet epigjenetike të fituara gjatë jetës së një organizmi të caktuar.

Për shembull, nëse një organizëm nën ndikimin e një ndikimi të caktuar (shoku i nxehtësisë, uria, etj.), Ekziston një induksion i qëndrueshëm i ndryshimeve epigjenetike ("blerja e një lodre të re"). Siç u sugjerua më herët, shënues të tillë epigjenetikë fshihen pa lënë gjurmë gjatë fekondimit dhe formimit të embrionit dhe, kështu, nuk kalohen tek pasardhësit. Doli se ky nuk është rasti. Në një numër të madh studimesh vitet e fundit, ndryshimet epigjenetike të shkaktuara nga streset mjedisore në përfaqësuesit e një brezi u gjetën në përfaqësuesit e 3-4 brezave pasues. Kjo tregon mundësinë e trashëgimit të tipareve të fituara, e cila deri vonë konsiderohej absolutisht e pamundur.

Cilët janë faktorët më të rëndësishëm që shkaktojnë ndryshime epigjenetike?

Këta janë të gjithë faktorë që veprojnë gjatë fazave të ndjeshme (të ndjeshme) të zhvillimit. Tek njerëzit, kjo është e gjithë periudha e zhvillimit intrauterine dhe tre muajt e parë pas lindjes. Më të rëndësishmet përfshijnë ushqimin, infeksionet virale, pirjen e duhanit nga nëna gjatë shtatzënisë, prodhimin e pamjaftueshëm të vitaminës D (me ekspozim në diell), stresin e nënës.
Kjo do të thotë, ata rrisin përshtatjen e trupit ndaj ndryshimit të kushteve. Dhe çfarë "lajmëtarësh" ekzistojnë midis faktorëve mjedisit dhe proceset epigjenetike - askush nuk e di ende.

Por, përveç kësaj, ka dëshmi se periudha më "e ndjeshme" gjatë së cilës janë të mundshme modifikimet kryesore epigjenetike është perikonceptuale (dy muajt e parë pas konceptimit). Possibleshtë e mundur që përpjekjet e ndërhyrjes së synuar në proceset epigjenetike edhe para konceptimit, domethënë, në qelizat embrionale edhe para formimit të një zigoti, mund të jenë efektive. Sidoqoftë, epigjenoma mbetet mjaft plastike edhe pas përfundimit të fazës së zhvillimit embrional; disa studiues po përpiqen ta korrigjojnë atë edhe tek të rriturit.

Për shembull, Min Joo Fang ( Ming Zhu Fang) dhe kolegët e saj nga Universiteti Rutgers në New Jersey (SHBA) zbuluan se tek të rriturit, duke përdorur një përbërës të caktuar të çajit jeshil (antioksidanti epigallocatechin gallate (EGCG)), është e mundur të aktivizohen gjenet shtypës të tumorit (shtypësit) me demetilim të ADN -së.

Tani në Shtetet e Bashkuara dhe Gjermani, rreth një duzinë ilaçesh janë tashmë në zhvillim, bazuar në rezultatet e studimeve të fundit të epigjenetikës në diagnozën e kancerit.
Cilat janë çështjet kryesore në epigjenetikë tani? Si mundet zgjidhja e tyre të avancojë studimin e mekanizmave (procesit) të plakjes?

Unë besoj se procesi i plakjes është në thelb epigjenetik ("si një fazë e ontogjenezës"). Hulumtimi në këtë fushë filloi vetëm vitet e fundit, por nëse ato kurorëzohen me sukses, mbase njerëzimi do të marrë një mjet të ri të fuqishëm për të luftuar sëmundjet dhe për të zgjatur jetën.
Çështjet kryesore tani janë natyra epigjenetike e sëmundjeve (për shembull, kanceri) dhe zhvillimi i qasjeve të reja për parandalimin dhe trajtimin e tyre.
Nëse është e mundur të studiohen mekanizmat epigjenetikë molekularë të sëmundjeve të lidhura me moshën, do të jetë e mundur të kundërvihet me sukses zhvillimi i tyre.

Në fund të fundit, për shembull, një bletë punëtore jeton për 6 javë, dhe një bletë mbretëreshë për 6 vjet.
Me identitet të plotë gjenetik, ato ndryshojnë vetëm në atë që bleta e ardhshme gjatë zhvillimit ushqehet me pelte mbretërore për disa ditë më shumë sesa një bletë e zakonshme që punon.

Si rezultat, përfaqësuesit e këtyre kastave të bletëve zhvillojnë epigjenotipe pak më të ndryshme. Dhe, pavarësisht nga ngjashmëria e jashtme dhe biokimike, kohëzgjatja e jetës së tyre ndryshon 50 herë!

Në procesin e kërkimit në vitet '60, u tregua se zvogëlohet me moshën. Por a kanë arritur shkencëtarët të përparojnë në përgjigjen e pyetjes: pse po ndodh kjo?

Ka shumë vepra që tregojnë se karakteristikat dhe shkalla e plakjes varen nga kushtet e ontogjenezës së hershme. Shumica e lidhin këtë pikërisht me korrigjimin e proceseve epigjenetike.

Metilimi i ADN -së zvogëlohet me moshën, pse ndodh kjo nuk dihet ende. Një nga versionet është se kjo është pasojë e përshtatjes, një përpjekje e trupit për t'u përshtatur si me streset e jashtme ashtu edhe me "stresin" e brendshëm - plakjen.

Isshtë e mundur që ADN -ja e "përfshirë" gjatë demetilimit të lidhur me moshën është një burim shtesë përshtatës, një nga manifestimet e procesit të vitaukt (siç u quajt nga gerontologu i shquar Vladimir Veniaminovich Frolkis) - një proces fiziologjik që lufton plakjen.

Për të bërë ndryshime në nivelin e gjeneve, është e nevojshme të identifikoni dhe zëvendësoni "shkronjën" e mutuar të ADN -së, ndoshta një pjesë të gjeneve. Deri më tani, mënyra më premtuese për të kryer operacione të tilla është bioteknologjike. Por deri më tani ky është një drejtim eksperimental dhe ende nuk ka pasur ndonjë zbulim të veçantë në të. Metilimi është një proces më plastik, është më e lehtë ta ndryshosh atë, përfshirë me ndihmën e barnave farmakologjike. A është e mundur të mësosh të kontrollosh në mënyrë selektive? Çfarë tjetër mbetet për t'u bërë për ta arritur këtë?

Metilimi nuk ka gjasa. Nshtë jospecifike, prek gjithçka me shumicë. Ju mund të mësoni një majmun të rrahë çelësat e pianos, dhe ai do të bëjë tinguj të fortë prej tij, por nuk ka gjasa të kryejë Sonatën e Hënës. Edhe pse ka shembuj kur, me ndihmën e metilimit, ishte e mundur të ndryshohej fenotipi i një organizmi. Shembulli më i famshëm është me minjtë - bartës të gjenit mutant agouti (e kam cituar tashmë). Kthimi në ngjyrën normale të veshjes ndodhi në këta minj, sepse gjeni "i dëmtuar" u "fik" në to për shkak të metilimit.

Por është e mundur të ndikohet në mënyrë selektive në shprehjen e gjeneve, dhe ARN -të ndërhyrëse janë perfekte për këtë, të cilat veprojnë në mënyrë specifike, vetëm në ato "vetjake". Një punë e tillë tashmë është duke u zhvilluar.

Për shembull, kohët e fundit studiuesit amerikanë transplantuan qeliza tumorale njerëzore në minj që kishin shtypur funksionin e sistemit imunitar, të cilat mund të përhapeshin dhe të metastazoheshin në minjtë me imunitet të dobët. Shkencëtarët arritën të përcaktojnë ato të shprehura në qelizat metastatike dhe, pasi sintetizuan ARN -në përkatëse ndërhyrëse dhe e injektuan atë në minj, bllokuan sintezën e ARN -së të dërguar "kanceri" dhe, në përputhje me rrethanat, shtypën rritjen dhe metastazën e tumorit.

Kjo do të thotë, bazuar në kërkimet moderne, mund të themi se sinjalet epigjenetike janë baza e proceseve të ndryshme që ndodhin në organizmat e gjallë. Si jane ata? Cilët faktorë ndikojnë në formimin e tyre? A janë shkencëtarët në gjendje të deshifrojnë këto sinjale?

Sinjalet mund të jenë shumë të ndryshme. Gjatë zhvillimit dhe stresit, këto janë sinjale kryesisht të një natyre hormonale, por ka dëshmi se edhe ndikimi i një fushe elektromagnetike me frekuencë të ulët të një frekuence të caktuar, intensiteti i së cilës është një milion (!) Herë më pak se elektromagnetiku natyral fushë, mund të çojë në shprehjen e gjeneve për proteinat e goditjes nga nxehtësia (HSP70) në kulturat qelizore. Në këtë rast, kjo fushë, natyrisht, nuk vepron "energjikisht", por është një lloj sinjali "nxitës" që "shkakton" shprehjen e gjenit. Shumë është ende misterioze këtu.

Për shembull, e hapur kohët e fundit efekti i vëzhguesit("Efekti i shikuesit").
Me pak fjalë, thelbi i tij është si më poshtë. Kur rrezatojmë një kulturë qelizash, ato kanë një gamë të gjerë reagimesh, nga devijimet kromozomale deri te reagimet radioadaptive (aftësia për t'i bërë ballë dozave të mëdha të rrezatimit). Por nëse heqim të gjitha qelizat e rrezatuara dhe ato të mbetura medium ushqyes ne transferojmë të tjerët, jo të rrezatuar, ata do të tregojnë të njëjtat reagime, edhe pse askush nuk i rrezatoi ata.

Supozohet se qelizat e rrezatuara lëshojnë në medium disa faktorë "sinjalizues" epigjenetikë, të cilët shkaktojnë ndryshime të ngjashme në qelizat e parrezatuara. Cila është natyra e këtyre faktorëve - askush nuk e di ende.

Pritjet e larta për përmirësimin e cilësisë së jetës dhe jetëgjatësisë shoqërohen me përparime shkencore në fushën e kërkimit të qelizave burimore. A do të jetë në gjendje epigjenetika të justifikojë shpresat e vendosura mbi të në riprogramimin e qelizave? A ka parakushte serioze për këtë?

Nëse zhvillohet një teknikë e besueshme për "riprogramimin epigjenetik" të qelizave somatike në qeliza burimore, kjo pa dyshim do të dalë një revolucion në biologji dhe mjekësi. Deri më tani, vetëm hapat e parë janë hedhur në këtë drejtim, por janë inkurajues.

Maksimi i famshëm: një person është ajo që ha. Çfarë efekti ka ushqimi tek ne? Për shembull, gjenetistët nga Universiteti i Melburnit, të cilët studiuan mekanizmat e kujtesës qelizore, zbuluan se pas marrjes së një doze të vetme sheqeri, qeliza ruan shënuesin kimik përkatës për disa javë.

Ekziston edhe një seksion i veçantë i epigjenetikës - Epigjenetika ushqyese, duke u marrë pikërisht me çështjen e varësisë së proceseve epigjenetike nga karakteristikat e të ushqyerit. Këto karakteristika janë veçanërisht të rëndësishme në fazat e hershme të zhvillimit të organizmit. Për shembull, kur një foshnjë ushqehet jo me qumështin e nënës, por me përzierje të thata ushqyese të bazuara në qumështin e lopës, ndryshimet epigjenetike ndodhin në qelizat e trupit të tij, të cilat, duke u fiksuar nga mekanizmi i ngulitjes (shtypjes), çojnë me kalimin e kohës në fillimi i një procesi autoimun në qelizat beta të pankreasit dhe si rezultat, diabeti i tipit I.

Ne fig zhvillimi i diabetit (Fig. rritet kur shtypni kursorin). Në sëmundjet autoimune të tilla si diabeti i tipit 1, sistemi imunitar i një personi sulmon organet dhe indet e tyre.
Disa nga autoantitrupat fillojnë të prodhohen në trup shumë kohë para se të shfaqen simptomat e para të sëmundjes. Identifikimi i tyre mund të ndihmojë në vlerësimin e rrezikut të zhvillimit të sëmundjes.
(foto nga revista "N THE BOTN E SHKENCS", korrik 2007 Nr. 7)

Dhe ushqimi i papërshtatshëm (i kufizuar në kalori) gjatë zhvillimit të fetusit është një rrugë e drejtpërdrejtë drejt trashjes në moshën e rritur dhe diabetit të tipit II.

Kjo do të thotë që një person është ende përgjegjës jo vetëm për veten e tij, por edhe për pasardhësit e tij: fëmijët, nipërit dhe mbesat?

Po, natyrisht, dhe në një masë shumë më të madhe nga sa mendohej më parë.

Dhe cili është përbërësi epigjenetik në të ashtuquajturën ngulitje gjenomike?

Në ngulitjen gjenomike, i njëjti gjen manifestohet fenotipikisht ndryshe në varësi të faktit nëse ai kalon tek pasardhësit nga babai ose nëna. Kjo do të thotë, nëse një gjen trashëgohet nga nëna, atëherë ai tashmë është metiluar dhe nuk shprehet, ndërsa gjeni i trashëguar nga babai nuk është i metiluar dhe shprehet.

Shtypja gjenomike është studiuar më aktivisht në zhvillimin e sëmundjeve të ndryshme trashëgimore që transmetohen vetëm nga paraardhësit e një gjinie të caktuar. Për shembull, forma e mitur e sëmundjes së Huntington shfaqet vetëm kur aleli mutant trashëgohet nga babai, dhe miotonia atrofike nga nëna.
Dhe kjo pavarësisht nga fakti se njerëzit që shkaktojnë këto sëmundje janë absolutisht të njëjtë, pavarësisht nëse ato trashëgohen nga babai apo nëna. Dallimet qëndrojnë në "parahistorinë epigjenetike" për shkak të pranisë së tyre në organizmat e nënës ose, anasjelltas, atërore. Me fjalë të tjera, ato mbajnë "gjurmën epigjenetike" të gjinisë së prindit. Kur një paraardhës i një gjinie të caktuar gjendet në trup, ata metilohen (shtypen funksionalisht), ndërsa tjetri demetilohet (respektivisht, shprehet), dhe në të njëjtën gjendje trashëgohen nga pasardhësit, duke çuar (ose jo) në shfaqje të sëmundjeve të caktuara.

Ju keni studiuar efektet e rrezatimit në trup. Doza të ulëta të rrezatimit dihet se kanë një efekt pozitiv në jetëgjatësinë e mizave të frutave. mizë frutash... A është e mundur të stërvitni trupin e njeriut me doza të ulëta rrezatimi? Alexander Mikhailovich Kuzin, e shprehur prej tij në vitet 70 të shekullit të kaluar, dozat që janë rreth një rendi të madhësisë më të mëdha se ato të sfondit çojnë në një efekt stimulues.

Në Kerala, për shembull, niveli i sfondit nuk është 2, por 7.5 herë më i lartë se niveli "mesatar indian", por as incidenca e kancerit, as shkalla e vdekshmërisë prej tij nuk ndryshojnë nga popullsia e përgjithshme indiane.

(Shih, për shembull, më të fundit në këtë temë: Nair RR, Rajan B, Akiba S, Jayalekshmi P, Nair MK, Gangadharan P, Koga T, Morishima H, Nakamura S, Sugahara T. Rrezatimi i sfondit dhe incidenca e kancerit në Kerala, India-Karanagappally cohort study. Shëndeti Fiz. Janar 2009; 96 (1): 55-66)

Në një nga studimet, ju analizuat të dhënat mbi datat e lindjes dhe vdekjes së 105 mijë Kievitëve që vdiqën në periudhën nga 1990 deri në 2000. Çfarë përfundimesh janë nxjerrë?

Jetëgjatësia e njerëzve të lindur në fund të vitit (veçanërisht në Dhjetor) doli të ishte më e gjata, më e shkurtra - midis atyre "Prill -Korrik". Dallimet midis vlerave mesatare minimale dhe maksimale mujore ishin shumë të mëdha dhe arritën në 2.6 vjet për burrat dhe 2.3 vjet për gratë. Rezultatet tona sugjerojnë se sa gjatë do të jetojë një person varet në një masë të madhe nga stina e vitit në të cilin ka lindur.

A është e mundur të aplikoni informacionin e marrë?

Cilat do të ishin rekomandimet? Për shembull, konceptimi i fëmijëve në pranverë (mundësisht në mars) në mënyrë që ata të jenë njëqindvjeçarë? Por kjo është absurde. Natyra nuk u jep gjithçka disave dhe asgjë të tjerëve. Kështu është me "programimin sezonal". Për shembull, në studimet e kryera në shumë vende (Itali, Portugali, Japoni), u zbulua se nxënësit e shkollës dhe studentët e lindur në fund të pranverës - në fillim të verës (sipas të dhënave tona - "jetëshkurtër") kanë aftësitë më të larta intelektuale. Këto studime demonstrojnë pakuptimësinë e rekomandimeve të "aplikuara" për të pasur fëmijë në muaj të caktuar të vitit. Por këto vepra, natyrisht, janë një arsye serioze për kërkime të mëtejshme shkencore të mekanizmave që përcaktojnë "programimin", si dhe kërkimin e mjeteve të korrigjimit të drejtuar të këtyre mekanizmave në mënyrë që të zgjasin jetën në të ardhmen.

Boris Vanyushin, një nga pionierët e epigjenetikës në Rusi, profesor në Universitetin Shtetëror të Moskës, shkroi në veprën e tij "Materializimi i Epigjenetikës ose Ndryshimeve të Vogla me Pasoja të Mëdha" se shekulli i kaluar ishte epoka e gjenetikës, dhe ai aktual është mosha të epigjenetikës.

Çfarë e bën të mundur vlerësimin pozitiv të epiginetikës në mënyrë optimiste?

Pas përfundimit të programit të Gjenomit Njerëzor, komuniteti shkencor u trondit: doli që informacioni për strukturën dhe funksionimin e një personi përmbahet në afërsisht 30 mijë gjene (sipas vlerësimeve të ndryshme, kjo është vetëm rreth 8-10 megabajt e informacion). Ekspertët që punojnë në fushën e epigjenetikës e quajnë atë "sistemi i dytë i informacionit" dhe besojnë se deshifrimi i mekanizmave epigjenetikë të kontrollit të zhvillimit dhe aktivitetit jetësor të organizmit do të çojë në një revolucion në biologji dhe mjekësi.

Për shembull, një numër studimesh tashmë kanë identifikuar modele tipike në modele të tilla. Mbi bazën e tyre, mjekët mund të diagnostikojnë formimin e kancerit në një fazë të hershme.
Por a është i realizueshëm një projekt i tillë?

Po, natyrisht, edhe pse është shumë e kushtueshme dhe vështirë se mund të zbatohet gjatë një krize. Por në planin afatgjatë - mjaft.

Në vitin 1970, grupi i Vanyushin në revistë "Natyra" të dhënat e publikuara mbi atë që rregullon diferencimin e qelizave, duke çuar në dallime në shprehjen e gjeneve. Dhe ju folët për të. Por nëse organizmi në secilën qelizë përmban të njëjtin gjenom, atëherë epigjenoma e secilit lloj qelizash ka përkatësisht të vetin, dhe ADN -ja metilohet ndryshe. Duke marrë parasysh se ka rreth dyqind e pesëdhjetë lloje qelizash në trupin e njeriut, sasia e informacionit mund të jetë kolosale.

Kjo është arsyeja pse projekti "Epigjenoma Njerëzore" është shumë i vështirë (edhe pse jo i pashpresë) për t'u zbatuar.

Ai beson se fenomenet më të parëndësishme mund të kenë një ndikim të madh në jetën e një personi: "Nëse mjedisi luan një rol të tillë në ndryshimin e gjenomit tonë, atëherë ne duhet të ndërtojmë një urë midis proceseve biologjike dhe shoqërore. Do të ndryshojë absolutisht mënyrën se si i shikojmë gjërat ”.

A është kaq serioze?

Sigurisht. Tani, në lidhje me zbulimet më të fundit në fushën e epigjenetikës, shumë shkencëtarë flasin për nevojën e një rimendimi kritik të shumë pozicioneve që dukeshin ose të palëkundshme ose të refuzuara përgjithmonë, madje edhe për nevojën për të ndryshuar paradigmat themelore në biologji. Një revolucion i tillë në të menduarit, natyrisht, mund të ndikojë në mënyrën më domethënëse në të gjitha aspektet e jetës njerëzore, nga botëkuptimi dhe mënyra e jetesës deri tek shpërthimi i zbulimeve në biologji dhe mjekësi.

Informacioni në lidhje me fenotipin përmbahet jo vetëm në gjenom, por edhe në epigjenomën, e cila është plastike dhe mund, duke ndryshuar nën ndikimin e stimujve të caktuar mjedisorë, të ndikojë në shprehjen e gjeneve - KONTRADIKT ME DOGM CN QENDRORE T BI BIOLOGJISLE Molekulare, SIPAS CILI STREAM INFORMACIONI SHT VETYM NGA ADN -ja JO anasjelltas.
Ndryshimet epigjenetike të shkaktuara në ontogjenezën e hershme mund të fiksohen nga mekanizmi i ngulitjes dhe të ndryshojnë të gjithë fatin e mëvonshëm të një personi (përfshirë psikotipin, metabolizmin, predispozicionin ndaj sëmundjeve, etj.) - ASTROLOGJIA ZODIAKALE.
Arsyeja e evolucionit, përveç ndryshimeve të rastësishme (mutacioneve) të zgjedhura nga përzgjedhja natyrore, është drejtuar, ndryshime adaptive (epimutacione) - KONCEPTI I EVOLUCIONIT KRIJUES të filozofit francez (nobelist në letërsi, 1927) Henri BERGSON.
Epimutimet mund të kalohen nga paraardhësit tek pasardhësit - TRASHERGIMIA E KARAKTERTEVE T AC P ACRFITUR, LAMARKIZMI.

Cilat janë pyetjet aktuale për t'u përgjigjur në të ardhmen e afërt?

Si zhvillohet një organizëm shumëqelizor, cila është natyra e sinjaleve që përcaktojnë me saktësi kohën e shfaqjes, strukturën dhe funksionimin e organeve të ndryshme të trupit?

A është e mundur, duke ndikuar në proceset epigjenetike, të ndryshojmë organizmat në drejtimin e dëshiruar?

A është e mundur të parandaloni zhvillimin e sëmundjeve epigjenetike, të tilla si diabeti dhe kanceri, duke rregulluar proceset epigjenetike?

Cili është roli i mekanizmave epigjenetikë në procesin e plakjes, a mund të ndihmojnë ata në zgjatjen e jetës?

A është e mundur që ligjet e evolucionit të sistemeve të gjalla që janë të pakuptueshme në kohën tonë (evolucioni "jo sipas Darvinit") të shpjegohen me përfshirjen e proceseve epigjenetike?

Natyrisht, kjo është vetëm lista ime personale; mund të ndryshojë për studiuesit e tjerë.

Ndoshta përkufizimi më i madh dhe në të njëjtën kohë i saktë i epigjenetikës i përket biologut të shquar anglez, nobelistit Peter Medawar: "Gjenetika sugjeron, por epigjenetika disponon".

Alexey Rzheshevsky Aleksandër Vajserman

A e dini se qelizat tona kanë kujtesë? Ata mbajnë mend jo vetëm atë që hani zakonisht për mëngjes, por edhe atë që nëna dhe gjyshja juaj hëngrën gjatë shtatzënisë. Qelizat tuaja mbajnë mend mirë nëse bëni sport dhe sa shpesh pini alkool. Kujtesa qelizore ruan takimet tuaja me viruset dhe sa keni qenë të dashur si fëmijë. Kujtesa qelizore vendos nëse do të jeni të prirur ndaj obezitetit dhe depresionit. Kryesisht për shkak të kujtesës qelizore, ne nuk jemi si shimpanzetë, megjithëse kemi afërsisht të njëjtën përbërje gjenome me të. Dhe kjo veçori e mahnitshme e qelizave tona ndihmoi për të kuptuar shkencën e epigjenetikës.

Epigjenetika është një drejtim mjaft i ri i shkencës moderne, dhe deri më tani nuk është aq i njohur sa gjenetika e saj "motër". Përkthyer nga greqishtja, parafjala "epi" do të thotë "sipër", "sipër", "sipër." Nëse gjenetika studion proceset që çojnë në ndryshime në gjenet tona, në ADN, atëherë epigjenetika studion ndryshimet në aktivitetin e gjeneve, në të cilat struktura e ADN -së mbetet Dikush mund të imagjinohet se një "komandant" i caktuar në përgjigje të stimujve të jashtëm, të tillë si ushqimi, stresi emocional, aktiviteti fizik, jep urdhër për gjenet tona që të rriten ose, anasjelltas, të dobësojnë aktivitetin e tyre.

Proceset epigjenetike realizohen në disa nivele. Metilimi vepron në nivelin e nukleotideve individuale. Niveli tjetër është modifikimi i histoneve, proteinave të përfshira në paketimin e fijeve të ADN -së. Proceset e transkriptimit dhe replikimit të ADN -së varen gjithashtu nga kjo paketim. Një degë e veçantë shkencore - epigjenetika e ARN - studion proceset epigjenetike të lidhura me ARN, duke përfshirë metilimin e ARN të dërguar.

Menaxhimi i mutacionit

Zhvillimi i epigjenetikës si një degë e veçantë e biologjisë molekulare filloi në vitet 1940. Pastaj gjenetisti anglez Konrad Waddington formuloi konceptin e "peizazhit epigjenetik", duke shpjeguar procesin e formimit të një organizmi. Për një kohë të gjatë besohej se transformimet epigjenetike janë karakteristike vetëm për fazën fillestare të zhvillimit të organizmit dhe nuk vërehen në moshën e rritur. Sidoqoftë, vitet e fundit, është marrë një seri e tërë provash eksperimentale që prodhuan efektin e një bombe që shpërtheu në biologji dhe gjenetikë.

Një revolucion në botëkuptimin gjenetik ndodhi në fund të shekullit të kaluar. Një numër i të dhënave eksperimentale u morën në disa laboratorë njëherësh, gjë që i bëri gjenetistët të mendojnë mirë. Pra, në 1998, studiuesit zviceranë të udhëhequr nga Renato Paro nga Universiteti i Bazelit kryen eksperimente me mizat e frutave, të cilat, për shkak të mutacioneve, ishin e verdhe syri. U zbulua se nën ndikimin e një rritje të temperaturës në mizat frutore mutante, pasardhësit nuk lindën me sy të verdhë, por me të kuq (siç është normale). Ata aktivizuan një element kromozomik, i cili ndryshoi ngjyrën e syve.

Për habinë e studiuesve, pasardhësit e këtyre mizave ruanin sytë e tyre të kuq edhe për katër breza të tjerë, megjithëse nuk ishin më të ekspozuar ndaj nxehtësisë. Kjo do të thotë, tiparet e fituara u trashëguan. Shkencëtarët u detyruan të nxirrnin një përfundim të bujshëm: ndryshimet epigjenetike të shkaktuara nga stresi që nuk ndikuan në gjenomin në vetvete mund të rregullohen dhe të kalohen te brezat e ardhshëm.

Por ndoshta kjo ndodh vetëm në mizat e frutave? Jo vetem. Më vonë doli që tek njerëzit, ndikimi i mekanizmave epigjenetikë gjithashtu luan një rol shumë të rëndësishëm. Për shembull, një model është gjetur se predispozita e të rriturve ndaj diabetit të tipit 2 mund të varet shumë nga muaji i lindjes së tyre. Dhe kjo pavarësisht nga fakti se midis ndikimit të faktorëve të caktuar që lidhen me sezonin dhe fillimit të vetë sëmundjes, kalojnë 50-60 vjet. Ky është një shembull i mirë i të ashtuquajturit programim epigjenetik.

Çfarë mund të lidhë predispozicionin me diabetin dhe datën e lindjes? Shkencëtarët e Zelandës së Re Peter Gluckman dhe Mark Hanson arritën të formulojnë një shpjegim logjik për këtë paradoks. Ata propozuan "hipotezën e mospërputhjes", sipas së cilës një organizëm në zhvillim mund t'i nënshtrohet përshtatjes "prognostike" në mjedisin e pritur pas lindjes. Nëse prognoza konfirmohet, ajo rrit shanset e organizmit për të mbijetuar në botën në të cilën do të jetojë. Nëse jo, përshtatja bëhet keq -rregullim, domethënë një sëmundje.

Për shembull, nëse gjatë zhvillimit intrauterine fetusi merr një sasi të pamjaftueshme të ushqimit, ndryshimet metabolike ndodhin në të, që synojnë ruajtjen e burimeve ushqimore për përdorim në të ardhmen, "për një ditë me shi". Nëse ka vërtet pak ushqim pas lindjes, ai ndihmon trupin të mbijetojë. Nëse bota në të cilën hyn një person pas lindjes rezulton të jetë më e begatë se sa parashikohej, kjo natyrë "e kursyer" e metabolizmit mund të çojë në trashje dhe diabet të tipit 2 në fazat e mëvonshme të jetës.

Eksperimentet e kryera në vitin 2003 nga shkencëtarët amerikanë nga Universiteti Duke Randy Girtl dhe Robert Waterland tashmë janë bërë libra shkollorë. Disa vjet më parë, Jirtl kishte arritur të fuste një gjen artificial në minjtë e zakonshëm, gjë që i bëri ata të lindnin të verdhë, të trashë dhe të sëmurë. Pasi krijuan minj të tillë, Girtl dhe kolegët e tij vendosën të testojnë: a është e mundur, pa hequr gjenin e dëmtuar, t'i bëjmë ato normale? Doli se ishte e mundur: ata shtuan acid folik, vitaminë B12, kolinë dhe metioninë në ushqimin e minjve agouti shtatzënë (siç filluan ta quanin miun të verdhë "përbindësha"), dhe si rezultat i kësaj, u shfaqën pasardhës normalë. Faktorët ushqyes janë treguar të aftë për të neutralizuar mutacionet në gjene. Për më tepër, efekti i dietës vazhdoi në disa breza të mëvonshëm: foshnjat minj agouti, të lindur normal falë shtojcave ushqyese, vetë lindën minj normalë, megjithëse dieta e tyre ishte tashmë normale.

Grupet metil bashkohen me bazat e citozinës pa shkatërruar ose ndryshuar ADN -në, por duke ndikuar në aktivitetin e gjeneve përkatëse. Ekziston gjithashtu një proces i kundërt - demetilimi, në të cilin grupet metil hiqen dhe aktiviteti fillestar i gjeneve rikthehet.

Mund të themi me besim se periudha e shtatzënisë dhe muajt e parë të jetës është më e rëndësishmja në jetën e të gjithë gjitarëve, përfshirë njerëzit. Siç e tha me vend neuroshkencëtari gjerman Peter Spork, "në pleqëri shëndeti ynë nganjëherë ndikohet shumë më tepër nga dieta e nënës sonë gjatë shtatzënisë sesa ushqimi në momentin aktual të jetës".

Fati nga trashëgimia

Mekanizmi më i studiuar i rregullimit epigjenetik të aktivitetit të gjeneve është procesi i metilimit, i cili konsiston në shtimin e një grupi metil (një atom karboni dhe tre atome hidrogjeni) në bazat e citozinës së ADN -së. Metilimi mund të ndikojë në aktivitetin e gjeneve në disa mënyra. Në veçanti, grupet metil mund të ndërhyjnë fizikisht në kontaktin e një faktori transkriptimi (një proteinë që kontrollon sintezën e ARN -së së dërguar në një model të ADN -së) me rajone të veçanta të ADN -së. Nga ana tjetër, ato punojnë së bashku me proteinat lidhëse të metilcitozinës, duke marrë pjesë në procesin e rimodelimit të kromatinës, substancës që përbën kromozomet, depo e informacionit trashëgues.

Përgjegjës për rastësinë

Pothuajse të gjitha gratë e dinë se është shumë e rëndësishme të konsumoni acid folik gjatë shtatzënisë. Acidi folik, së bashku me vitaminën B12 dhe aminoacidin metioninë, shërben si dhurues, furnizues i grupeve metil të nevojshme për rrjedhën normale të procesit të metilimit. Vitamina B12 dhe metionina janë pothuajse të pamundura të merren nga një dietë vegjetariane, pasi ato gjenden kryesisht në produktet shtazore, kështu që dietat e shkarkimit të një nëne në pritje mund të kenë pasojat më të pakëndshme për fëmijën. Jo shumë kohë më parë, u zbulua se një mangësi në dietën e këtyre dy substancave, si dhe acidit folik, mund të shkaktojë një shkelje të ndarjes së kromozomeve në fetus. Kjo rrit shumë rrezikun për të pasur një fëmijë me sindromën Daun, i cili zakonisht konsiderohet vetëm një aksident tragjik.
Dihet gjithashtu se kequshqyerja dhe stresi gjatë shtatzënisë ndryshon për keq përqendrimin e një numri hormonesh në trupin e nënës dhe fetusit - glukokortikoidet, katekolaminat, insulina, hubbubi i rritjes, etj. Për shkak të kësaj, embrioni fillon të përjetojë ndryshimet epigjenetike negative në qelizat e hipotalamusit dhe gjëndrës së hipofizës. Kjo është e mbushur me faktin se foshnja do të lindë me një funksion të shtrembëruar të sistemit rregullator hipotalamik-hipofizë. Për shkak të kësaj, ai do të jetë më pak i aftë të përballojë stresin e një natyre krejt të ndryshme: me infeksione, stres fizik dhe mendor, etj. Quiteshtë fare e qartë se, duke ngrënë dobët dhe duke u shqetësuar gjatë shtatzënisë, një nënë e bën fëmijën e saj të palindur humbës i prekshëm nga të gjitha anët ...

Metilimi është i përfshirë në shumë procese që lidhen me zhvillimin dhe formimin e të gjitha organeve dhe sistemeve te njerëzit. Njëra prej tyre është çaktivizimi i kromozomeve X në embrion. Siç e dini, gjitarët femra kanë dy kopje të kromozomeve seksuale, të caktuar si kromozomi X, dhe meshkujt janë të kënaqur me një kromozom X dhe një Y, i cili është shumë më i vogël në madhësi dhe në sasinë e informacionit gjenetik. Për të barazuar meshkujt dhe femrat në sasinë e produkteve të gjenit (ARN dhe proteinat) e prodhuara, shumica e gjeneve në njërin nga kromozomet X te femrat janë të fikura.

Kulmi i këtij procesi ndodh në fazën e blastocistit, kur embrioni përbëhet nga 50-100 qeliza. Në secilën qelizë, kromozomi për inaktivizim (atëëror ose amësor) zgjidhet rastësisht dhe mbetet joaktiv në të gjitha brezat pasues të kësaj qelize. Lidhur me këtë proces të "përzierjes" së kromozomeve atërore dhe amtare është fakti se gratë kanë shumë më pak të ngjarë të vuajnë nga sëmundjet që lidhen me kromozomin X.

Metilimi luan një rol të rëndësishëm në diferencimin e qelizave, proces me të cilin qelizat embrionale "universale" zhvillohen në qeliza të specializuara të indeve dhe organeve. Fijet e muskujve, indet e eshtrave, qelizat nervore - të gjitha ato shfaqen për shkak të aktivitetit të një pjese të përcaktuar rreptësisht të gjenomit. Dihet gjithashtu se metilimi luan një rol udhëheqës në shtypjen e shumicës së llojeve të onkogjenëve, si dhe disa viruseve.

Metilimi i ADN -së ka vlerën më të madhe të aplikuar nga të gjithë mekanizmat epigjenetikë, pasi lidhet drejtpërdrejt me dietën, gjendjen emocionale, aktivitetin e trurit dhe faktorë të tjerë të jashtëm.

Të dhënat që mbështesin këtë përfundim u morën në fillim të këtij shekulli nga studiuesit amerikanë dhe evropianë. Shkencëtarët ekzaminuan të moshuarit holandezë të lindur menjëherë pas luftës. Periudha e shtatzënisë së nënave të tyre përkoi me një kohë shumë të vështirë, kur pati një uri të vërtetë në Holandë në dimrin e 1944-1945. Shkencëtarët arritën të përcaktojnë: stresi i rëndë emocional dhe një dietë gjysmë e uritur e nënave kishin ndikimin më negativ në shëndetin e fëmijëve të ardhshëm. Pesha e ulët e lindjes, ata kishin disa herë më shumë gjasa të vuanin nga sëmundjet e zemrës, obeziteti dhe diabeti në moshë madhore sesa bashkatdhetarët e tyre të lindur një ose dy vjet më vonë (ose më herët).

Analiza e gjenomit të tyre tregoi mungesën e metilimit të ADN -së në ato zona ku siguron ruajtjen e shëndetit të mirë. Kështu, tek njerëzit e moshuar holandezë, nënat e të cilëve i mbijetuan urisë, metilimi i gjenit për faktorin e rritjes të ngjashëm me insulinë (IGF) u ul ndjeshëm, për shkak të së cilës sasia e IGF në gjak u rrit. Dhe ky faktor, siç e dinë mirë shkencëtarët, ka një lidhje të kundërt me jetëgjatësinë: sa më i lartë niveli i IGF në trup, aq më e shkurtër është jeta.

Më vonë, shkencëtari amerikan Lambert Lume zbuloi se në brezin e ardhshëm, fëmijët e lindur në familjet e këtyre holandezëve gjithashtu kishin lindur me një peshë jashtëzakonisht të ulët dhe më shpesh se të tjerët vuanin nga të gjitha sëmundjet e lidhura me moshën, megjithëse prindërit e tyre jetonin mjaft mirë dhe hëngri mirë. Gjenet mbanin mend informacionin në lidhje me periudhën e uritur të shtatzënisë së gjysheve dhe e përcillnin atë edhe nga një brez tek nipërit e mbesat.

Gjenet nuk janë një fjali

Përveç stresit dhe kequshqyerjes, shëndeti i fetusit mund të ndikohet nga substanca të shumta që shtrembërojnë proceset normale të rregullimit hormonal. Ata quhen "prishës endokrin" (shkatërrues). Këto substanca, si rregull, janë të një natyre artificiale: njerëzimi i merr ato në mënyrë industriale për nevojat e tyre.

Shembulli më goditës dhe negativ është, ndoshta, bisfenol-A, i cili është përdorur për shumë vite si forcues në prodhimin e produkteve plastike. Ajo gjendet në disa lloje të kontejnerëve plastikë - shishe për ujë dhe pije, enë ushqimi.

Efekti negativ i bisfenolit-A në trup është aftësia për të "shkatërruar" grupet e metilit të lirë të kërkuar për metilim dhe shtypjen e enzimave që i bashkojnë këto grupe në ADN. Biologët nga Shkolla Mjekësore e Harvardit kanë zbuluar aftësinë e bisphenol-A për të penguar pjekurinë e vezëve dhe kështu të çojë në infertilitet. Kolegët e tyre në Universitetin Columbia kanë zbuluar aftësinë e bisphenol-A për të mjegulluar dallimet midis gjinive dhe për të stimuluar lindjen e pasardhësve me prirje homoseksuale. Nën ndikimin e bisfenolit, metilimi normal i gjeneve që kodojnë receptorët për estrogjenin dhe hormonet seksuale femërore u ndërpre. Për shkak të kësaj, minjtë meshkuj kanë lindur me një karakter "femër", të bindur dhe të qetë.

Për fat të mirë, ka ushqime që kanë një efekt pozitiv në epigjenomën. Për shembull, konsumi i rregullt i çajit jeshil mund të zvogëlojë rrezikun e kancerit, sepse përmban një substancë të caktuar (epigallocatechin-3-gallate) që mund të aktivizojë gjenet (shtypësit) e tumorit shtypës duke demetiluar ADN-në e tyre. Vitet e fundit, genistein, një modulues i proceseve epigjenetike, të përfshira në produktet e sojës, ka qenë i popullarizuar. Shumë studiues e lidhin përmbajtjen e sojës në dietën e banorëve të vendeve aziatike me ndjeshmërinë e tyre më të ulët ndaj sëmundjeve të caktuara të lidhura me moshën.

Studimi i mekanizmave epigjenetikë ndihmoi për të kuptuar një të vërtetë të rëndësishme: shumë në jetë varen nga vetja jonë. Në kontrast me informacionin gjenetik relativisht të qëndrueshëm, "etiketat" epigjenetike në kushte të caktuara mund të jenë të kthyeshme. Ky fakt bën të mundur llogaritjen e metodave thelbësisht të reja të luftimit të sëmundjeve të zakonshme bazuar në eliminimin e atyre modifikimeve epigjenetike që u shfaqën tek njerëzit nën ndikimin e faktorëve të pafavorshëm. Zbatimi i qasjeve që synojnë korrigjimin e epigjenomës hap perspektiva të mëdha për ne.

Ndoshta përkufizimi më i madh dhe në të njëjtën kohë i saktë i epigjenetikës i përket biologut të shquar anglez, nobelistit Peter Medawar: "Gjenetika sugjeron, por epigjenetika disponon".

Epigjenetika është një drejtim mjaft i ri i shkencës moderne, dhe deri më tani nuk është aq i njohur sa gjenetika e saj "motër". Përkthyer nga greqishtja, parafjala "epi" do të thotë "lart", "lart", "lart". Nëse gjenetika studion proceset që çojnë në ndryshime në gjenet tona, në ADN, atëherë epigjenetika studion ndryshimet në aktivitetin e gjeneve, në të cilat struktura e ADN -së mbetet e njëjtë. Dikush mund të imagjinojë që një "komandant" i caktuar në përgjigje të stimujve të jashtëm, të tilla si ushqimi, stresi emocional, aktiviteti fizik, jep urdhër për gjenet tona që të rriten ose, anasjelltas, të dobësojnë aktivitetin e tyre.

Menaxhimi i mutacionit

Një revolucion në botëkuptimin gjenetik ndodhi në fund të shekullit të kaluar. Një numër i të dhënave eksperimentale u morën në disa laboratorë njëherësh, gjë që i bëri gjenetistët të mendojnë mirë. Për shembull, në 1998, studiuesit zviceranë të udhëhequr nga Renato Paro nga Universiteti i Bazelit kryen eksperimente me mizat Drosophila, të cilat, për shkak të mutacioneve, kishin sy të verdhë. U zbulua se nën ndikimin e një rritje të temperaturës në mizat frutore mutante, pasardhësit nuk lindën me sy të verdhë, por me të kuq (siç është normale). Ata aktivizuan një element kromozomik, i cili ndryshoi ngjyrën e syve.

Eksperimentet e kryera në 2003 nga shkencëtarët amerikanë nga Universiteti Duke Randy Girtl dhe Robert Waterland tashmë janë bërë libra shkollorë. Disa vjet më parë, Jirtl kishte arritur të fuste një gjen artificial në minjtë e zakonshëm, gjë që i bëri ata të lindnin të verdhë, të trashë dhe të sëmurë. Pasi krijuan minj të tillë, Girtl dhe kolegët e tij vendosën të testojnë: a është e mundur, pa hequr gjenin e dëmtuar, t'i bëjmë ato normale? Doli se ishte e mundur: ata shtuan acid folik, vitaminë B 12, kolinë dhe metioninë në ushqimin e minjve agouti shtatzënë (siç filluan ta quajnë miun e verdhë "përbindësha"), dhe si rezultat i kësaj, pasardhës normalë u shfaq. Faktorët ushqyes janë treguar të aftë për të neutralizuar mutacionet në gjene. Për më tepër, efekti i dietës vazhdoi në disa breza pasues: foshnjat minj agouti, të lindur normal falë shtojcave ushqyese, vetë lindën minj normalë, megjithëse dieta e tyre ishte tashmë normale.

Fati nga trashëgimia

Mekanizmi më i studiuar i rregullimit epigjenetik të aktivitetit të gjeneve është procesi i metilimit, i cili konsiston në shtimin e një grupi metil (një atom karboni dhe tre atome hidrogjeni) në bazat e citozinës së ADN -së. Metilimi mund të ndikojë në aktivitetin e gjeneve në disa mënyra. Në veçanti, grupet metil mund të ndërhyjnë fizikisht në kontaktin e një faktori transkriptimi (një proteinë që kontrollon sintezën e ARN -së së dërguar në një model të ADN -së) me rajone të veçanta të ADN -së. Nga ana tjetër, ato punojnë në lidhje me proteinat lidhëse të metilcitozinës, duke marrë pjesë në procesin e rimodelimit të kromatinës - substanca që përbën kromozomet, depo e informacionit trashëgues.

Metilimi i ADN -së
Grupet metil bashkohen me bazat e citozinës pa shkatërruar ose ndryshuar ADN -në, por duke ndikuar në aktivitetin e gjeneve përkatëse. Ekziston gjithashtu një proces i kundërt - demetilimi, në të cilin grupet metil hiqen dhe aktiviteti fillestar i gjeneve rikthehet "border =" 0 ">

Fytyrat e shumta të epigjenetikës

Proceset epigjenetike realizohen në disa nivele. Metilimi vepron në nivelin e nukleotideve individuale. Niveli tjetër është modifikimi i histoneve, proteinave të përfshira në paketimin e fijeve të ADN -së. Proceset e transkriptimit dhe replikimit të ADN -së varen gjithashtu nga kjo paketim. Një degë e veçantë shkencore - epigjenetika e ARN - studion proceset epigjenetike të lidhura me ARN, duke përfshirë metilimin e ARN të dërguar.

Gjenet nuk janë një fjali

4910 0

Vitet e fundit, shkenca mjekësore ka zhvendosur gjithnjë e më shumë fokusin e saj nga studimi i kodit gjenetik në mekanizmat misteriozë me të cilët ADN -ja realizon potencialin e saj: ajo paketon dhe ndërvepron me proteinat në qelizat tona.

Të ashtuquajturit faktorë epigjenetikë janë të trashëguar, të kthyeshëm dhe luajnë një rol kolosal në ruajtjen e shëndetit të brezave të tërë.

Ndryshimet epigjenetike në qelizë mund të shkaktojnë kancer, sëmundje neurologjike dhe mendore dhe çrregullime autoimune - nuk është për t'u habitur që epigjenetika ka tërhequr vëmendjen e mjekëve dhe studiuesve nga fusha të ndryshme.

Nuk mjafton që sekuenca e saktë nukleotide të kodohet në gjenet tuaja. Shprehja e secilit gjen është një proces tepër kompleks që kërkon koordinimin e përsosur të veprimeve të disa molekulave pjesëmarrëse në të njëjtën kohë.

Epigjenetika krijon probleme shtesë për mjekësinë dhe shkencën, të cilat ne sapo kemi filluar t'i kuptojmë.

Çdo qelizë në trupin tonë (me disa përjashtime) përmban të njëjtën ADN të dhuruar nga prindërit tanë. Sidoqoftë, jo të gjitha pjesët e ADN -së mund të jenë aktive në të njëjtën kohë. Disa gjene funksionojnë në qelizat e mëlçisë, të tjera në qelizat e lëkurës dhe të tjera në qelizat nervore - kjo është arsyeja pse qelizat tona janë jashtëzakonisht të ndryshme nga njëra -tjetra dhe kanë specializimin e tyre.

Mekanizmat epigjenetikë sigurojnë që kodi i qenësishëm vetëm për këtë lloj të funksionojë në një qelizë të një lloji të caktuar.

Gjatë gjithë jetës së një personi, disa gjene mund të "flenë" ose të aktivizohen papritur. Këto ndryshime të errëta ndikohen nga miliarda ngjarje të jetës - lëvizja në një zonë të re, divorci me gruan tuaj, shkuarja në palestër, marrja e një hangover ose një sanduiç i shkatërruar. Pothuajse të gjitha ngjarjet në jetë, të mëdha dhe të vogla, mund të ndikojnë në aktivitetin e gjeneve të caktuara brenda nesh.

Përkufizimi i epigjenetikës

Me kalimin e viteve, fjalët "epigenesis" dhe "epigenetics" janë përdorur në fusha të ndryshme të biologjisë, dhe vetëm relativisht kohët e fundit shkencëtarët kanë arritur një konsensus mbi kuptimin e tyre përfundimtar. Vetëm në vitin 2008, në një takim në Cold Spring Harbor, konfuzioni u përfundua një herë e përgjithmonë - u propozua një përkufizim zyrtar i epigjenetikës dhe ndryshimit epigjenetik.

Ndryshimet epigjenetike janë ndryshime të trashëguara në shprehjen e gjeneve dhe fenotipit qelizor që nuk ndikojnë në sekuencën e vetë ADN -së. Fenotipi kuptohet si tërësia e karakteristikave të një qelize (organizmi) - në rastin tonë, kjo është struktura e indit kockor, dhe proceset biokimike, inteligjenca dhe sjellja, toni i lëkurës dhe ngjyra e syve, etj.

Sigurisht, fenotipi i një organizmi varet nga kodi gjenetik i tij. Por, sa më shumë shkencëtarët u futën në çështjet e epigjenetikës, aq më e qartë u bë se disa karakteristika të organizmit trashëgohen në breza pa ndryshime në kodin gjenetik (mutacionet).

Për shumë njerëz, kjo ishte një zbulesë: një organizëm mund të ndryshojë pa ndryshuar gjenet, dhe t'ua kalojë këto tipare të reja pasardhësve.

Studimet epigjenetike në vitet e fundit kanë treguar se faktorët mjedisorë - të jetosh mes duhanpirësve, stresi i vazhdueshëm, dieta jo e shëndetshme - mund të çojnë në ndërprerje serioze në funksionimin e gjeneve (por jo në strukturën e tyre), dhe se këto përçarje transmetohen lehtësisht te brezat e ardhshëm. Lajmi i mirë është se ato janë të kthyeshme, dhe në disa breza të nëntë ata mund të shpërndahen pa lënë gjurmë.

Për të kuptuar më mirë fuqinë e epigjenetikës, imagjinoni jetën tonë si një film të gjatë.

Qelizat tona janë aktorë dhe aktore, dhe ADN-ja jonë është një skenar i para-shkruar në të cilin çdo fjalë (gjen) i jep aktorëve komandat e duhura. Në këtë fotografi, drejtuesi është epigjenetika. Skenari mund të jetë i njëjtë, por regjisori ka fuqinë të fshijë skena dhe pjesë të caktuara të dialogut. Pra, në jetë, epigjenetika vendos se çfarë dhe si do të thotë secila qelizë e trupit tonë të madh.

Epigjenetika dhe shëndeti

Metilimi, ndryshimet në proteinat histone ose nukleozomet ("paketuesit e ADN -së") mund të trashëgohen dhe të çojnë në sëmundje.

Aspekti më i studiuar i epigjenetikës është metilimi. Ky është procesi i lidhjes së grupeve metil (CH3-) në ADN.

Metilimi zakonisht ndikon në transkriptimin e gjeneve - kopjimin e ADN -së në ARN, ose hapin e parë në replikimin e ADN -së.

Një studim i vitit 1969 tregoi për herë të parë se metilimi i ADN-së mund të ndryshojë kujtesën afatgjatë të një individi. Që atëherë, roli i metilimit në zhvillimin e sëmundjeve të shumta është bërë më i kuptueshëm.

Sëmundjet e sistemit imunitar

Dëshmitë e mbledhura vitet e fundit sugjerojnë se humbja e kontrollit epigjenetik mbi proceset komplekse imune mund të çojë në sëmundje autoimune. Kështu, metilimi jonormal në limfocitet T vërehet tek njerëzit që vuajnë nga lupus, një sëmundje inflamatore në të cilën sistemi imunitar sulmon organet dhe indet e strehuesit.

Shkencëtarët e tjerë besojnë se metilimi i ADN -së është shkaku i vërtetë i artritit reumatoid.

Sëmundjet neuropsikiatrike

Disa semundje mendore, çrregullimet e spektrit të autizmit dhe sëmundjet neurodegjenerative shoqërohen me një përbërës epigjenetik. Në veçanti, me metiltransferazat e ADN -së (DNMT) - një grup enzimash që transferojnë një grup metil në mbetjet nukleotide të ADN -së.

Roli i metilimit të ADN -së në zhvillimin e sëmundjes së Alzheimerit tashmë është vërtetuar praktikisht. Një studim i madh zbuloi se edhe në mungesë të simptomave klinike, gjenet e qelizave nervore në pacientët e prirur ndaj sëmundjes Alzheimer metilohen ndryshe sesa në trurin normal.

Teoria e rolit të metilimit në zhvillimin e autizmit është propozuar shumë kohë më parë. Autopsitë e shumta që ekzaminojnë trurin e njerëzve të sëmurë konfirmojnë se nuk ka proteina të mjaftueshme MECP2 (proteina lidhëse metil-CpG 2) në qelizat e tyre. Shtë një substancë jashtëzakonisht e rëndësishme që lidh dhe aktivizon gjenet e metiluara. Në mungesë të MECP2, funksioni i trurit është i dëmtuar.

Sëmundjet onkologjike

Dihet mirë se kanceri varet nga gjenet. Nëse deri në vitet '80 besohej se ishte vetëm një çështje mutacionesh gjenetike, tani shkencëtarët dinë për rolin e faktorëve epigjenetikë në shfaqjen, përparimin e kancerit dhe madje edhe në rezistencën e tij ndaj trajtimit.

Në 1983, kanceri u bë sëmundja e parë njerëzore që u shoqërua me epigjenetikën. Shkencëtarët më pas zbuluan se qelizat e kancerit kolorektal janë shumë më pak të metiluara sesa qelizat normale të zorrëve. Mungesa e grupeve metil çon në paqëndrueshmëri në kromozome, dhe shkaktohet onkogjeneza. Nga ana tjetër, teprica e grupeve metil në ADN "përgjum" disa nga gjenet përgjegjës për shtypjen e kancerit.

Meqenëse ndryshimet epigjenetike janë të kthyeshme, kërkimet e mëtejshme hapën rrugën për terapi inovative të kancerit.

Në revistën 2009 të Oksfordit Carcinogenesis, shkencëtarët shkruan: "Fakti që ndryshimet epigjenetike, në krahasim me mutacionet gjenetike, janë potencialisht të kthyeshme dhe mund të rikthehen në normale, e bën terapinë epigjenetike një opsion premtues."

Epigjenetika është ende një shkencë e re, por falë ndikimit të shumanshëm të ndryshimeve epigjenetike në qeliza, sukseset e saj tashmë janë të mahnitshme sot. Ashtë për të ardhur keq që jo më herët se në 30-40 vjet pasardhësit tanë do të jenë në gjendje të kuptojnë plotësisht se sa do të thotë për shëndetin e njerëzimit.

: Master i Farmacisë dhe Përkthyes Mjekësor Profesional