Általánosság és meghatározás
Az epigenetika az összes olyan örökölt módosítás tanulmányozásával foglalkozik, amely a DNS-szekvencia megváltoztatása nélkül változik a génexpresszióhoz, így anélkül, hogy megváltoztatná az azt alkotó nukleotidok szekvenciáját.
Egy technikai nyelv használatával azt is mondhatjuk, hogy az epigenetika minden olyan módosítást és minden olyan változást vizsgál, amely képes változtatni az egyén fenotípusát anélkül, hogy megváltoztatná a genotípust.
Az „epigenetika” kifejezés megalkotásának érdeme Conrad Hal Waddington biológusnak tulajdonítható, aki 1942-ben „a biológia ágaként definiálta a gének és termékeik közötti okozati kölcsönhatásokat és meghatározza a fenotípust. ”.
Ezekben a kifejezésekben magyarázható, hogy az epigenetika meglehetősen összetettnek tűnhet; a koncepció jobb megértése érdekében hasznos lehet egy kis zárójel megnyitása a DNS készítésének módjáról és arról, hogy miként történik a benne lévő gének transzkripciója.
DNS és gén transzkripció
A DNS a sejtmagban van. Dupla hélix szerkezettel rendelkezik, és ismétlődő egységekből áll, amelyeket nukleotidoknak neveznek.
A sejtjeinkben található DNS-ek nagy része a nukleozomoknak nevezett alegységekbe szerveződik.
A nukleoszómákat egy központi részből (magból nevezik) alkotják, amelyekből a hisztonok nevű fehérjék állnak, amelyek körül a DNS-t csomagolják.
A DNS és a hisztonok halmaza az úgynevezett kromatin .
A DNS-ben lévő gének transzkripciója pontosan az utóbbiak csomagolásán van a nukleozómákon belül. Valójában a gén transzkripció folyamatát transzkripciós faktorok, különösen a DNS-ben jelen lévő specifikus szabályozó szekvenciákhoz kötődő fehérjék szabályozzák, amelyek képesek aktiválni vagy elnyomni - az esetspecifikus génektől függően.
Az alacsony csomagolási szintű DNS tehát lehetővé teszi, hogy a transzkripciós faktorok hozzáférjenek a szabályozási szekvenciákhoz. Ezzel ellentétben a magas csomagolási szintű DNS nem teszi lehetővé számukra a hozzáférést.
A csomagolási szintet maguk a hisztonok és a kémiai szerkezetükben elvégezhető módosítások határozzák meg.
Részletesebben, a hisztonok acetilezése (azaz egy acetilcsoport hozzáadása az adott fehérjéket alkotó aminosavakhoz) a kromatin "nyugodtabb" konformációját feltételezi, ami lehetővé teszi a transzkripciós faktorok belépését., majd gén transzkripció. Másrészt a dezacetilezés eltávolítja az acetilcsoportokat, és a kromatin sűrűsödik, és így gátolja a gén transzkripcióját.
Epigenetikus jelek
Az eddig elmondottak fényében azt állíthatjuk, hogy ha az epigenetika olyan változásokat vizsgál, amelyek képesek megváltoztatni a fenotípust, de nem az egyén genotípusát, akkor az epigenetikus jel az a módosítás, amely képes megváltoztatni egy adott gén expresszióját, a nukleotidszekvencia megváltoztatása nélkül.
Következésképpen megállapíthatjuk, hogy az előző bekezdésben említett hisztonok acetilezése epigenetikus jelnek tekinthető; más szóval, egy olyan epigenetikai módosítás, amely képes befolyásolni a gén aktivitását (amely átírható vagy nem transzformálható) szerkezetének megváltoztatása nélkül.
Az epigenetikai módosítás egy másik típusa a DNS és a hisztonok metilációs reakciója .
Például a DNS metilálása (azaz egy metilcsoport hozzáadása) egy promoter helyén csökkenti a gén transzkripcióját, amelynek aktiválását pontosan szabályozza ugyanaz a promóterhely. Tény, hogy a promoter hely egy specifikus DNS-szekvencia, amely a gének előtt helyezkedik el, amelynek feladata az, hogy lehetővé tegye a transzkripció megindítását. Ezért egy metilcsoport hozzáadása ezen a helyen egyfajta ömlesztettséget okoz, amely gátolja a gén transzkripcióját.
A jelenleg ismert epigenetikai módosítások egyéb példái azonban a foszforiláció és az ubiquitináció .
Mindezeket a DNS-t és hisztonfehérjéket magában foglaló (de nem csak) eljárásokat más fehérjék szabályozzák, amelyeket más gének transzkripciója után szintetizálnak, amelyek aktivitása viszont megváltozhat.
Az epigenetikus módosítás legérdekesebb sajátossága azonban az, hogy a külső környezeti ingerekre adott válaszként kifejezetten a környezetet körülvevő környezetet, életmódunkat (beleértve a táplálkozást is) és a mi egészségi állapota.
Bizonyos értelemben az epigenetikai módosítás a sejtek által működtetett adaptív változásnak tekinthető .
Ezek a változások lehetnek fiziológiásak, mint a neuronok esetében, amelyek epigenetikus mechanizmusokat alkalmaznak a tanuláshoz és a memóriához, de kórosak is lehetnek, mint például a mentális zavarok vagy tumorok esetében.
Az epigenetikai módosítások további fontos jellemzői a reverzibilitás és az öröklés . Valójában ezek a módosítások egy cellából a másikba továbbíthatók, bár az idő múlásával még mindig változhatnak, mindig külső ingerekre reagálva.
Végül az epigenetikus módosítások az élet különböző szakaszaiban, nemcsak embrió szinten (amikor a sejtek differenciálódnak) előfordulhatnak, ahogy azt egyszer hitték, hanem akkor is, ha a szervezet már kialakult.
Terápiás szempontok
Az epigenetika és az epigenetikai módosítások széles körben felfedezhetők a terápiás területen a különböző típusú patológiák lehetséges kezelésére, beleértve a neoplasztikus típusú (tumorok) is.
Valójában, mint említettük, az epigenetikai módosítások is lehetnek kóros jellegűek; ezért ezekben az esetekben valós anomáliákként definiálhatók.
Ezután a kutatók azt feltételezték, hogy ha ezeket a változásokat külső ingerek befolyásolhatják és megnyilvánulhatnak, és a szervezet élettartama alatt tovább változnak, akkor lehetőség van arra, hogy specifikus molekulák segítségével beavatkozzon rájuk, azzal a szándékkal, hogy a helyzetet a körülmények között jelentse. a normalitás. Ezt nem lehet megtenni (legalábbis még nem), amikor a betegség oka valódi genetikai mutációban rejlik.
A koncepció jobb megértése érdekében példaként megemlíthetjük azt a felhasználást, amelyet a kutatók az epigenetika ismereteiben tettek a rákellenes terápiák területén.
Epigenetika és tumorok
Mint jól ismert, a neoplasztikus patológiák olyan genetikai mutációkból származnak, amelyek rosszindulatú sejtek képződéséhez vezetnek, amelyek nagyon gyorsan reprodukálják a betegséget.
Láttuk azonban, hogy - ugyanazokkal a genetikai mutációkkal - ugyanaz a daganat eltérő módon és különböző formában alakulhat ki az egyéntől a másikig (például egy személyben kialakulhat egy fulmináns forma, míg egy másik formában krónikus). A kutatók úgy vélik, hogy a patológiának ezt a különböző módját pontosan az epigenetika alapjául szolgáló jelenségek szabályozzák.
Különösen azt tapasztaltuk, hogy számos tumor formában a betegség kialakulásához vezető epigenetikus mechanizmusok a DNS és a hisztonok metilációján és acetilezésén alapulnak (lásd az "Epigenetikus jelek" bekezdést).
Az ezen a területen végzett kutatás ezért a még tesztelhető molekulák szintéziséhez vezetett, amelyek képesek ezeknek az epigenetikus mechanizmusoknak a szintjén fellépni, és bizonyos mértékű kontrollt gyakorolni rajtuk.
Természetesen, ha nem közvetlenül a DNS-re hatnak - és így nem hatnak a magzatot okozó genetikai mutációra - ezek a potenciális gyógyszerek nem döntőek, hanem lassíthatják vagy megállíthatják a neoplasztikus patológia előrehaladását, és ezzel egyidejűleg csökkenthetik a dózisokat. a rák kemoterápiás kezelése, ami jelentősen javítja a beteg életminőségét, és meghosszabbítja a várható élettartamot.
Az epigenetika mechanizmusai azonban nem csak a rákos kórképek kialakulásában vesznek részt, és az eddig megszerzett tudás új és hasznos jeleket adhat az egyre hatékonyabb és specifikusabb betegségek kezelésére szolgáló gyógyszerek szintézisére. még nincsenek célzott terápiák.
