Generelt og definition
Epigenetik beskæftiger sig med undersøgelsen af alle de arvelige modifikationer, der fører til variationer i genekspression uden dog at ændre DNA -sekvensen, og derfor uden at forårsage ændringer i sekvensen af de nukleotider, der sammensætter den.
Ved hjælp af et mere teknisk sprog kan vi imidlertid bekræfte, at epigenetik studerer alle disse ændringer og alle de ændringer, der er i stand til at variere fænotypen for et individ, uden dog at ændre genotypen.
Fortjenesten ved at "have opfundet udtrykket" epigenetik "tilskrives biolog Conrad Hal Waddington, der i 1942 definerede det som" den gren af biologi, der studerer årsagssammenhængene mellem gener og deres produkt og frembringer fænotypen ".
Forklaret i disse termer kan epigenetik virke temmelig kompleks; for bedre at forstå konceptet kan det være nyttigt at åbne en lille parentes om, hvordan DNA fremstilles, og hvordan transskriptionen af de gener, det indeholder, finder sted.
DNA og gentranskription
DNA er indeholdt i cellekernen. Det har en dobbelt helixstruktur og består af gentagne enheder, kaldet nukleotider.
Det meste af det DNA, der er indeholdt i vores celler, er organiseret i særlige underenheder kaldet nukleosomer.
Nukleosomer består af en central del (kaldet kerne), der består af proteiner kaldet histoner, omkring hvilke DNA ombrydes.
Sættet med DNA og histoner udgør det såkaldte kromatin.
Transskriptionen af generne indeholdt i DNA'et afhænger præcist af "pakningen af sidstnævnte" inde i nukleosomerne. Faktisk er gentranskriptionsprocessen reguleret af transkriptionsfaktorer, særlige proteiner, der binder til specifikke regulatoriske sekvenser, der findes på DNA'et, og som er i stand til at aktivere eller undertrykke - afhængigt af sagens specifikke gener.
DNA med et lavt pakningsniveau vil derfor give transkriptionsfaktorer adgang til regulatoriske sekvenser. Omvendt vil DNA med et højt pakningsniveau ikke give dem adgang.
Pakningsniveauet bestemmes af histonerne selv og de ændringer, der kan foretages i deres kemiske struktur.
Mere specifikt får "acetylering af histoner (dvs. tilsætning af en acetylgruppe på bestemte steder på aminosyrerne, der udgør disse proteiner) chromatinet til at antage en" mere afslappet "konformation, der tillader indtastning af transkriptionsfaktorer, derfor gentranskription På den anden side fjerner deacetylering acetylgrupper, hvilket får kromatinet til at tykne og dermed blokere gentranskription.
Epigenetiske signaler
I lyset af det, der er blevet sagt indtil videre, kan vi bekræfte, at hvis epigenetik studerer de modifikationer, der er i stand til at ændre fænotypen, men ikke genotypen for et individ, er et epigenetisk signal den modifikation, der er i stand til at ændre ekspressionen af et givet gen , uden at ændre nukleotidsekvensen.
Følgelig kan vi bekræfte, at acetyleringen af histoner nævnt i det foregående afsnit kan betragtes som et epigenetisk signal; med andre ord er det en epigenetisk modifikation, der er i stand til at påvirke genets aktivitet (som kan transkriberes eller mindre) uden at ændre dens struktur.
En anden type epigenetisk modifikation udgøres af methyleringsreaktionen, både af DNA'et og af histonerne selv.
For eksempel reducerer methyleringen (dvs. tilføjelsen af en methylgruppe) af DNA på et promotorsted transskriptionen af genet, hvis aktivering reguleres af selve promotorstedet. Faktisk er promotorsitet en specifik sekvens af DNA lokaliseret opstrøms for generne, hvis opgave er at tillade transskription af det samme at begynde. Tilsætning af en methylgruppe på dette sted forårsager derfor en slags behæftelse, der forhindrer gentranskription.
Alligevel er andre eksempler på i øjeblikket kendte epigenetiske modifikationer phosphorylering og ubiquitination.
Alle disse processer, der involverer DNA og histonproteiner (men ikke kun) reguleres af andre proteiner, der syntetiseres efter transkription af andre gener, hvis aktivitet igen kan ændres.
Under alle omstændigheder er den mest interessante ejendommelighed ved en epigenetisk modifikation, at den kan finde sted som reaktion på eksterne miljømæssige stimuli, der netop vedrører det miljø, der omgiver os, vores livsstil (herunder ernæring) og vores sundhedstilstand.
På en måde kan en epigenetisk modifikation forstås som en adaptiv ændring, der drives af cellerne.
Disse ændringer kan være fysiologiske, som det sker i tilfælde af neuroner, der anvender epigenetiske mekanismer til læring og hukommelse, men de kan også være patologiske, som det for eksempel sker i tilfælde af psykiske lidelser eller tumorer.
Andre vigtige egenskaber ved epigenetiske modifikationer er reversibilitet og arvelighed, og disse ændringer kan faktisk overføres fra en celle til en anden, selvom de stadig kan undergå yderligere ændringer over tid, altid som reaktion på eksterne stimuli.
Endelig kan epigenetiske modifikationer forekomme i forskellige livsfaser og ikke kun på det embryonale niveau (når cellerne differentieres) som man engang troede, men også når organismen allerede er udviklet.
Terapeutiske aspekter
Opdagelsen af epigenetik og epigenetiske modifikationer kan i vid udstrækning udnyttes på det terapeutiske område til potentiel behandling af forskellige typer patologier, herunder dem af neoplastisk type (tumorer).
Faktisk kan de epigenetiske modifikationer som nævnt også være af patologisk karakter; derfor kan de i disse tilfælde defineres som reelle anomalier.
Forskerne antog derfor, at hvis disse ændringer kan påvirkes af eksterne stimuli og kan manifestere sig og yderligere modificere sig gennem hele organismen, er det muligt at gribe ind på dem ved hjælp af specifikke molekyler med det formål at bringe situationen tilbage til normale forhold. af normalitet. Dette er noget, der ikke kan gøres (i hvert fald ikke endnu), når årsagen til sygdommen ligger i en reel genetisk mutation.
For bedre at forstå dette koncept kan vi som et eksempel tage den brug, forskere har gjort af kendskabet til epigenetik inden for behandling af kræftbehandlinger.
-cos-cause-e-terapia.jpg)
