Epigenetika

Općenito i definicija

Epigenetika se bavi proučavanjem svih onih nasljednih modifikacija koje dovode do varijacija u ekspresiji gena, a da pritom ne mijenjaju DNK sekvencu, pa stoga ne uzrokuju promjene u slijedu nukleotida koji je čine.

Drugim riječima, epigenetika se može definirati kao proučavanje onih varijacija u izražavanju naših gena, koje nisu uzrokovane stvarnim genetskim mutacijama, ali koje se mogu prenijeti.
Koristeći se više tehničkim jezikom, možemo potvrditi da epigenetika proučava sve te modifikacije i sve one promjene koje mogu promijeniti fenotip pojedinca, a da pritom ne promijene genotip.
Zasluga "skovanja izraza" epigenetika "pripisuje se biologu Conradu Hal Waddingtonu koji ju je 1942. definirao kao" granu biologije koja proučava uzročno -posljedične interakcije između gena i njihovih produkata i dovodi do fenotipa ".
Objašnjeno ovim pojmovima, epigenetika se može činiti prilično složenom; da bismo bolje razumjeli koncept, moglo bi biti korisno otvoriti male zagrade o tome kako nastaje DNK i kako se odvija transkripcija gena koje sadrži.

Transkripcija DNA i gena

DNK se nalazi unutar jezgre stanice, ima strukturu dvostruke spirale i sastoji se od ponavljajućih jedinica, nazvanih nukleotidi.
Većina DNK sadržana u našim stanicama organizirana je u određene podjedinice zvane nukleosomi.
Nukleosomi se sastoje od središnjeg dijela (zvanog jezgra) sačinjenog od proteina zvanih histoni oko kojih se obavija DNK.
Skup DNK i histona čini takozvani kromatin.
Transkripcija gena sadržanih u DNA ovisi upravo o "pakiranju potonjeg" unutar nukleosoma. Zapravo, proces transkripcije gena reguliran je transkripcijskim faktorima, posebnim proteinima koji se vežu na specifične regulatorne sekvence prisutne na DNK i koji mogu aktivirati ili potisnuti - ovisno o slučaju - specifične gene.
DNK s niskom razinom pakiranja omogućit će transkripcijskim faktorima pristup regulatornim sekvencama, dok im DNK s visokom razinom pakiranja neće dopustiti pristup.
Razina pakiranja određena je samim histonima i promjenama u njihovoj kemijskoj strukturi.
Točnije, "acetilacija histona (tj. Dodavanje acetilne skupine na određenim mjestima na aminokiselinama koje čine ove proteine) uzrokuje da kromatin poprimi" opušteniju "konformaciju koja omogućuje unos transkripcijskih faktora, dakle transkripciju gena .Obrnuto, deacetilacija uklanja acetilne skupine, uzrokujući zadebljanje kromatina i blokirajući tako transkripciju gena.

Epigenetski signali

U svjetlu dosad rečenog, možemo potvrditi da, ako epigenetika proučava modifikacije sposobne promijeniti fenotip, ali ne i genotip pojedinca, epigenetski signal je ta modifikacija koja može promijeniti ekspresiju određenog gena , bez mijenjanja nukleotidne sekvence.
Slijedom toga, možemo potvrditi da se acetilacija histona spomenuta u prethodnom stavku može smatrati epigenetskim signalom; drugim riječima, to je epigenetska modifikacija sposobna utjecati na aktivnost gena (koja se može transkribirati ili manje) bez mijenjanja njegovu strukturu.
Druga vrsta epigenetske modifikacije sastoji se od reakcije metilacije, kako DNA, tako i samih histona.
Na primjer, metilacija (tj. Dodavanje metilne skupine) DNA na mjestu promotora smanjuje transkripciju gena, čija aktivacija regulira to mjesto promotora. Zapravo, mjesto promotora je specifična sekvenca DNA koja se nalazi uzvodno od gena, čiji je zadatak omogućiti početak transkripcije istih. Dodavanje metilne skupine na ovom mjestu stoga uzrokuje neku vrstu opterećenja koje ometa transkripciju gena.
Ipak, drugi primjeri trenutno poznatih epigenetskih modifikacija su fosforilacija i ubikvitinacija.
Svi ti procesi koji uključuju DNK i proteine ​​histona (ali ne samo) regulirani su drugim proteinima koji se sintetiziraju nakon transkripcije drugih gena, čija se aktivnost može promijeniti.

U svakom slučaju, najzanimljivija posebnost epigenetske modifikacije je ta što se može dogoditi kao odgovor na vanjske podražaje okoliša koji se tiču, točno, okoliša koji nas okružuje, našeg načina života (uključujući prehranu) i našeg zdravstvenog stanja.
U određenom smislu, epigenetska modifikacija može se shvatiti kao adaptivna promjena kojom upravljaju stanice.
Te promjene mogu biti fiziološke, što se događa u slučaju neurona koji usvajaju epigenetske mehanizme za učenje i pamćenje, ali mogu biti i patološke, kao što se događa, na primjer, u slučaju mentalnih poremećaja ili tumora.

Druge važne karakteristike epigenetskih modifikacija su reverzibilnost i nasljednost. Zapravo, te se modifikacije mogu prenijeti s jedne stanice na drugu, iako s vremenom mogu doživjeti daljnje promjene, uvijek kao odgovor na vanjske podražaje.
Konačno, epigenetske modifikacije mogu se dogoditi u različitim fazama života, a ne samo na embrionalnoj razini (kada se stanice razlikuju) kako se nekad vjerovalo, već i kada je organizam već razvijen.

Terapeutski aspekti

Otkriće epigenetike i epigenetskih modifikacija može se široko iskoristiti u terapijskom području za potencijalno liječenje različitih vrsta patologija, uključujući i one neoplastičnog tipa (tumori).
Zapravo, kao što je spomenuto, epigenetske modifikacije također mogu biti patološke prirode; stoga se u tim slučajevima mogu definirati kao stvarne anomalije.
Istraživači su stoga pretpostavili da, ako se na te promjene mogu utjecati vanjskim podražajima te se mogu očitovati i dodatno mijenjati tijekom života organizma, tada je moguće intervenirati na njih pomoću specifičnih molekula s ciljem da se situacija vrati na normalni uvjeti. normalnosti. To je nešto što se ne može učiniti (barem još ne) kada uzrok bolesti leži u pravoj genetskoj mutaciji.
Da bismo bolje razumjeli ovaj koncept, možemo uzeti kao primjer korištenje spoznaja o epigenetici u području antikancerogenih terapija koje su istraživači koristili.