Obecné a definice
Epigenetika se zabývá studiem všech těch dědičných modifikací, které vedou ke změnám v genové expresi, aniž by však došlo ke změně sekvence DNA, a tedy bez způsobení modifikací v sekvenci nukleotidů, které ji tvoří.
Použitím odbornějšího jazyka však můžeme potvrdit, že epigenetika studuje všechny tyto modifikace a všechny změny, které jsou schopné měnit fenotyp jedince, aniž by však došlo ke změně genotypu.
Zásluhu „vytvoření termínu„ epigenetika “má biolog Conrad Hal Waddington, který jej v roce 1942 definoval jako„ odvětví biologie, které studuje kauzální interakce mezi geny a jejich produktem a přináší fenotyp “.
Vysvětleno v těchto termínech, epigenetika se může zdát poměrně složitá; pro lepší pochopení konceptu může být užitečné otevřít malou závorku o tom, jak se tvoří DNA a jak probíhá transkripce genů, které obsahuje.
Přepis DNA a genů
DNA je obsažena v buněčném jádru. Má strukturu dvojité šroubovice a je tvořena opakujícími se jednotkami, nazývanými nukleotidy.
Většina DNA obsažená v našich buňkách je organizována v konkrétních podjednotkách nazývaných nukleozomy.
Nukleosomy se skládají z centrální části (nazývané jádro) tvořené proteiny nazývanými histony, kolem kterých se obaluje DNA.
Soubor DNA a histonů tvoří takzvaný chromatin.
Transkripce genů obsažených v DNA závisí přesně na „zabalení těch druhých“ uvnitř nukleozomů. Proces transkripce genu je ve skutečnosti regulován transkripčními faktory, konkrétními proteiny, které se vážou na specifické regulační sekvence přítomné na DNA a které jsou schopni aktivovat nebo potlačit - v závislosti na případu - specifické geny.
DNA s nízkou úrovní balení proto umožní transkripčním faktorům přístup k regulačním sekvencím, naopak DNA s vysokou úrovní balení jim přístup neumožní.
Úroveň balení je určena samotnými histony a změnami, které lze provést v jejich chemické struktuře.
Přesněji řečeno, „acetylace histonů (tj. Přidání acetylové skupiny na určitá místa na aminokyselinách, které tyto proteiny tvoří) způsobí, že chromatin získá„ uvolněnější “konformaci umožňující vstup transkripčních faktorů, tedy genovou transkripci Na druhé straně deacetylace odstraní acetylové skupiny, což způsobí zesílení chromatinu a tím blokování transkripce genu.
Epigenetické signály
Ve světle toho, co bylo dosud řečeno, můžeme potvrdit, že pokud epigenetika studuje modifikace schopné změnit fenotyp, nikoli však genotyp jedince, epigenetickým signálem je modifikace schopná změnit expresi daného genu , aniž by došlo ke změně nukleotidové sekvence.
V důsledku toho můžeme potvrdit, že acetylaci histonů zmíněnou v předchozím odstavci lze považovat za epigenetický signál; jinými slovy je to epigenetická modifikace schopná ovlivnit aktivitu genu (který může být transkribován nebo méně) bez změny její struktura.
Další typ epigenetické modifikace je tvořen methylační reakcí, jak DNA, tak samotných histonů.
Například methylace (tj. Přidání methylové skupiny) DNA na promotorové místo snižuje transkripci genu, jehož aktivace je regulována samotným tímto promotorovým místem. Ve skutečnosti je promotorové místo specifickou sekvencí lokalizované DNA. proti proudu genů, jejichž úkolem je umožnit zahájení transkripce téhož. Přidání methylové skupiny na toto místo proto způsobí jakési zatížení, které brání transkripci genu.
Přesto dalšími příklady v současné době známých epigenetických modifikací jsou fosforylace a ubikvitinace.
Všechny tyto procesy zahrnující DNA a histonové proteiny (ale nejen) jsou regulovány jinými proteiny, které jsou syntetizovány po transkripci jiných genů, jejichž aktivitu lze následně změnit.
V každém případě je nejzajímavější zvláštností epigenetické modifikace to, že může probíhat v reakci na vnější environmentální podněty, které se týkají přesně prostředí, které nás obklopuje, našeho životního stylu (včetně výživy) a našeho zdravotního stavu.
V jistém smyslu lze epigenetickou modifikaci chápat jako adaptivní změnu ovládanou buňkami.
Tyto změny mohou být fyziologické, jako se to děje v případě neuronů, které přijímají epigenetické mechanismy pro učení a paměť, ale mohou být také patologické, jako se to děje například v případě duševních poruch nebo nádorů.
Dalšími důležitými charakteristikami epigenetických modifikací jsou reverzibilita a dědičnost.Ve skutečnosti mohou být tyto modifikace přenášeny z jedné buňky do druhé, přestože mohou v průběhu času stále procházet dalšími změnami, vždy v reakci na vnější podněty.
Konečně, epigenetické modifikace mohou nastat v různých fázích života, a to nejen na embryonální úrovni (když se buňky diferencují), jak se kdysi věřilo, ale také tehdy, když je organismus již vyvinut.
Terapeutické aspekty
Objev epigenetiky a epigenetických modifikací lze v terapeutické oblasti široce využít pro potenciální léčbu různých typů patologií, včetně těch neoplastického typu (nádory).
Ve skutečnosti, jak bylo zmíněno, epigenetické modifikace mohou mít také patologický charakter; proto je v těchto případech lze definovat jako skutečné anomálie.
Vědci proto vyslovili hypotézu, že pokud mohou být tyto změny ovlivněny vnějšími podněty a mohou se projevovat a dále se modifikovat po celý život organismu, pak je možné do nich zasahovat pomocí specifických molekul s cílem vrátit situaci zpět normální podmínky.normality. To je něco, co nelze udělat (alespoň zatím), když příčina onemocnění spočívá ve skutečné genetické mutaci.
Abychom lépe porozuměli tomuto konceptu, můžeme si vzít za příklad využití znalostí epigenetiky v oblasti protirakovinných terapií, které vědci využili.
