Epigenetik

Umum dan Definisi

Epigenetik berkaitan dengan kajian semua pengubahsuaian yang boleh diturunkan yang membawa kepada variasi ekspresi gen tanpa mengubah urutan DNA, dan oleh itu tanpa menyebabkan pengubahsuaian dalam urutan nukleotida yang menyusunnya.

Dengan kata lain, epigenetik dapat didefinisikan sebagai kajian mengenai variasi ekspresi gen kita, yang tidak disebabkan oleh mutasi genetik sebenar, tetapi dapat disebarkan.
Namun, dengan menggunakan bahasa yang lebih teknikal, kita dapat menegaskan bahawa epigenetik mengkaji semua pengubahsuaian tersebut dan semua perubahan yang dapat mengubah fenotip seseorang, tanpa mengubah genotip.
Kelebihan "setelah mencipta istilah" epigenetik "dikaitkan dengan ahli biologi Conrad Hal Waddington yang, pada tahun 1942, mendefinisikannya sebagai" cabang biologi yang mengkaji interaksi kausal antara gen dan produk mereka, dan menimbulkan fenotip ".
Diterangkan dalam istilah ini, epigenetik mungkin kelihatan agak kompleks; untuk memahami konsep dengan lebih baik, mungkin berguna untuk membuka sedikit tanda kurung mengenai bagaimana DNA dibuat dan bagaimana transkripsi gen yang dikandungnya berlaku.

Transkripsi DNA dan Gen

DNA terkandung di dalam nukleus sel. Ia memiliki struktur heliks ganda dan terdiri dari unit berulang, yang disebut nukleotida.
Sebilangan besar DNA yang terdapat di dalam sel kita disusun dalam subunit tertentu yang disebut nukleosom.
Nukleosom terdiri dari bahagian tengah (disebut inti) yang terdiri daripada protein yang disebut histon di mana DNA membungkus.
Kumpulan DNA dan histon merupakan kromatin yang disebut.
Transkripsi gen yang terkandung dalam DNA bergantung tepat pada "pembungkusan yang terakhir" di dalam nukleosom. Sebenarnya, proses transkripsi gen diatur oleh faktor transkripsi, protein tertentu yang mengikat pada urutan peraturan tertentu yang terdapat pada DNA dan yang mana mampu mengaktifkan atau menindas - bergantung pada gen - spesifik kes.
Oleh itu, DNA dengan tahap pembungkusan yang rendah akan membolehkan faktor transkripsi mengakses urutan pengawalseliaan. Sebaliknya, DNA dengan tahap pembungkusan yang tinggi tidak akan membenarkan mereka mengakses.
Tahap pembungkusan ditentukan oleh histon itu sendiri dan perubahan yang dapat dilakukan dalam struktur kimianya.
Lebih khusus lagi, "asetilasi histon (iaitu penambahan kumpulan asetil di tempat tertentu pada asid amino yang membentuk protein ini) menyebabkan kromatin mengambil konformasi" lebih santai "yang memungkinkan kemasukan faktor transkripsi, oleh itu transkripsi gen Sebaliknya, deasetilasi menghilangkan kumpulan asetil, menyebabkan kromatin menebal dan dengan demikian menyekat transkripsi gen.

Isyarat epigenetik

Mengingat apa yang telah dikatakan sejauh ini, kita dapat menegaskan bahawa, jika epigenetik mengkaji modifikasi yang mampu mengubah fenotip, tetapi bukan genotip seseorang, isyarat epigenetik adalah pengubahsuaian yang mampu mengubah ekspresi gen tertentu , tanpa mengubah urutan nukleotida.
Oleh itu, kita dapat menegaskan bahawa asetilasi histon yang disebutkan dalam perenggan sebelumnya dapat dianggap sebagai isyarat epigenetik; dengan kata lain, ini adalah modifikasi epigenetik yang mampu mempengaruhi aktiviti gen (yang dapat ditranskripsikan atau kurang) tanpa mengubah strukturnya.
Jenis pengubahsuaian epigenetik yang lain terdiri daripada reaksi metilasi, baik DNA dan histon itu sendiri.
Sebagai contoh, metilasi (iaitu penambahan kumpulan metil) DNA di laman web promoter mengurangkan transkripsi gen, yang pengaktifannya diatur oleh laman web penganjur itu sendiri. Sebenarnya, laman web penganjur adalah urutan spesifik DNA yang terletak hulu gen, yang tugasnya adalah membenarkan transkripsi yang sama dimulakan. Oleh itu, penambahan kumpulan metil di laman web ini menyebabkan semacam bebanan yang menghalang transkripsi gen.
Namun, contoh lain dari pengubahsuaian epigenetik yang diketahui sekarang adalah fosforilasi dan penggunaan di mana-mana.
Semua proses ini yang melibatkan protein DNA dan histone (tetapi tidak hanya) diatur oleh protein lain yang disintesis berikutan transkripsi gen lain, yang aktivitinya, pada gilirannya, dapat diubah.

Walau bagaimanapun, keunikan yang paling menarik dari pengubahsuaian epigenetik adalah bahawa ia dapat berlaku sebagai tindak balas terhadap rangsangan persekitaran luaran yang menyangkut, tepatnya, persekitaran yang mengelilingi kita, gaya hidup kita (termasuk pemakanan) dan keadaan kesihatan kita.
Dari satu segi, pengubahsuaian epigenetik dapat difahami sebagai perubahan adaptif yang dikendalikan oleh sel.
Perubahan ini dapat bersifat fisiologis, seperti yang terjadi pada neuron yang menggunakan mekanisme epigenetik untuk belajar dan ingatan, tetapi mereka juga boleh menjadi patologi, seperti yang terjadi, misalnya, dalam kes gangguan mental atau tumor.

Ciri penting lain dari pengubahsuaian epigenetik adalah kebolehbalikan dan keturunan. Sebenarnya, pengubahsuaian ini dapat disebarkan dari satu sel ke sel yang lain, walaupun mereka masih dapat mengalami perubahan lebih lama dari masa ke masa, selalu sebagai tindak balas terhadap rangsangan luaran.
Akhirnya, pengubahsuaian epigenetik dapat berlaku dalam fasa kehidupan yang berbeza dan tidak hanya pada tahap embrio (ketika sel membezakan) seperti yang pernah dipercayai, tetapi juga ketika organisme sudah berkembang.

Aspek Terapi

Penemuan epigenetik dan pengubahsuaian epigenetik dapat dieksploitasi secara meluas dalam bidang terapi untuk potensi rawatan pelbagai jenis patologi, termasuk jenis neoplastik (tumor).
Sebenarnya, seperti yang disebutkan, modifikasi epigenetik juga bersifat patologi; oleh itu, dalam kes-kes ini, mereka boleh didefinisikan sebagai anomali sebenar.
Oleh itu, para penyelidik membuat hipotesis bahawa, jika perubahan ini dapat dipengaruhi oleh rangsangan luaran dan dapat memanifestasikan diri mereka dan mengubah diri mereka sepanjang hidup organisma, maka ada kemungkinan untuk campur tangan ke atas mereka menggunakan molekul tertentu dengan tujuan untuk mengembalikan keadaan ke keadaan normal. normal. Ini adalah sesuatu yang tidak dapat dilakukan (sekurang-kurangnya belum) apabila penyebab penyakit ini terletak pada mutasi genetik yang sebenarnya.
Untuk lebih memahami konsep ini, kita dapat mengambil contoh penggunaan yang telah dibuat oleh penyelidik mengenai pengetahuan epigenetik dalam bidang terapi antikanker.