Epigeneettiset mekanismit. Epigenetics: teoreettiset näkökohdat ja käytännön vaikutukset. Epigeneettiset vaikutukset ihmisillä

Ehkä kaikkein kyvyin ja samalla tarkka epigenetiikan määritelmä kuuluu erinomaiselle englantilaiselle biologille, Nobel-palkinnon saajalle Peter Medawarille: "Genetiikka ehdottaa, mutta epigenetiikka hävittää".

Tiesitkö, että soluillamme on muisti? He muistavat paitsi sen, mitä syöt yleensä aamiaiseksi, myös sen, mitä äitisi ja isoäitisi söi raskauden aikana. Solusi muistavat hyvin urheilun ja kuinka usein alkoholin. Solumuisti tallentaa kohtaamasi virukset ja kuinka paljon sinua rakastettiin lapsena. Solumuisti päättää onko sinulla taipumus liikalihavuuteen ja masennukseen. Suurin osa solumuistin takia emme ole kuin simpansseja, vaikka genomikoostumus on suunnilleen sama sen kanssa. Ja tämä solujen hämmästyttävä ominaisuus on auttanut ymmärtämään epigenetiikan tiedettä.

Epigenetics on melko nuori suuntaus nykyaikaiseen tieteeseen, ja toistaiseksi sitä ei tunneta niin laajasti kuin sen "sisko" -genetiikkaa. Käännettynä kreikasta, prepositiot ”epi” tarkoittavat ”yläpuolella”, ”yläpuolella”, ”yläpuolella”. Jos genetiikka tutkii prosesseja, jotka johtavat muutoksiin geeneissämme, DNA: ssa, niin epigenetiikka tutkii muutoksia geenitoiminnassa, jossa DNA: n rakenne pysyy samana. Voidaan kuvitella, että tietty “komentaja” vasteena ulkoisiin ärsykkeisiin, kuten ravitsemukseen, tunne stressiin, fyysiseen aktiivisuuteen, antaa geeneillemme käskyn lisätä tai päinvastoin heikentää heidän aktiivisuuttaan.

Mutaation hallinta

Epigenetian kehittäminen erilliseksi molekyylibiologian haaraksi alkoi 1940-luvulla. Sitten englantilainen geneetikko Konrad Waddington muotoili käsitteen "epigeneettinen maisema" selittäen organismin muodostumisprosessin. Pitkäksi ajaksi uskottiin, että epigeneettiset muutokset ovat luonteenomaisia \u200b\u200bvain organismin alkuvaiheessa eikä niitä havaita aikuisina. Viime vuosina on kuitenkin saatu koko joukko kokeellisia todisteita, jotka tuottivat biologian ja genetiikan räjähtävän pommin vaikutuksen.

Geneettisen maailmankuvan vallankumous tapahtui viime vuosisadan lopulla. Useista laboratorioista saatiin kerralla useita kokeellisia tietoja, mikä sai geneetikot ajattelemaan kovasti. Esimerkiksi vuonna 1998 sveitsiläiset tutkijat, joita johti Baselin yliopiston Renato Paro, tekivät kokeita Drosophila-kärpästen kanssa, joilla oli mutaatioiden vuoksi keltaiset silmät. Todettiin, että lämpötilan nousun vaikutuksesta mutanttihedelmäkärpästeissä jälkeläisiä ei syntynyt keltaisilla, vaan punaisilla (kuten on normaalia) silmillä. Ne aktivoivat yhden kromosomielementin, joka muutti silmien väriä.

Tutkijoiden yllätykseksi näiden kärpästen jälkeläiset pitivät punasilmäisyytensä vielä neljä sukupolvea, vaikka he eivät enää olleet alttiina kuumalle. Eli hankitut piirteet perittiin. Tutkijat pakotettiin tekemään sensaatiomainen johtopäätös: stressin aiheuttamat epigeneettiset muutokset, jotka eivät vaikuttaneet itse genomiin, voidaan kiinnittää ja siirtää tuleville sukupolville.

Mutta ehkä tämä tapahtuu vain hedelmäkärpäksissä? Ei vain. Myöhemmin kävi ilmi, että epigeneettisten mekanismien vaikutuksella ihmisillä on myös erittäin tärkeä rooli. Esimerkiksi on todettu, että aikuisten taipumus tyypin 2 diabetekseen voi suuresti riippua heidän syntymäkuustaan. Ja tästä huolimatta siitä, että tiettyjen vuodenaikaan liittyvien tekijöiden ja itse taudin puhkeamisen välillä kuluu 50–60 vuotta. Tämä on hyvä esimerkki ns. Epigeneettisestä ohjelmoinnista.

Mikä voi yhdistää diabeteksen taipumuksen ja syntymäajan? Uuden-Seelannin tutkijat Peter Gluckman ja Mark Hanson pystyivät muotoilemaan loogisen selityksen tähän paradoksiin. He ehdottivat "epäsuhta-hypoteesia", jonka mukaan kehittyvälle organismille voidaan suorittaa "ennusteellinen" sopeutuminen ympäristöön, jonka odotetaan syntyvän. Jos ennuste vahvistetaan, tämä lisää organismin selviytymismahdollisuuksia maailmassa, jossa se elää. Jos ei, sopeutumisesta tulee väärinkäytös, eli sairaus.

Esimerkiksi, jos kohdunsisäisen kehityksen aikana sikiö saa riittämättömän määrän ruokaa, siinä tapahtuu aineenvaihdunnallisia muutoksia, joiden tarkoituksena on varastoida ruokavarat tulevaa käyttöä varten "sateiseen päivään". Jos synnytyksen jälkeen on todella vähän ruokaa, se auttaa kehoa selviytymään. Jos maailma, jonka ihminen synnyttää syntymän jälkeen, osoittautuu vauraammaksi kuin ennustettiin, tämä aineenvaihdunnan "säästäväinen" luonne voi johtaa lihavuuteen ja tyypin 2 diabetekseen elämän myöhemmissä vaiheissa.

Duke-yliopiston Randy Girtlin ja Robert Waterlandin amerikkalaisten tutkijoiden vuonna 2003 tekemistä kokeista on tullut jo oppikirjoja. Muutamaa vuotta aikaisemmin Jirtl oli onnistunut lisäämään keinotekoisen geenin tavallisiin hiiriin, mikä teki heistä syntymän keltaisia, rasvaisia \u200b\u200bja sairaita. Luonut tällaisia \u200b\u200bhiiriä, Girtl ja hänen kollegansa päättivät testata: onko mahdollista tehdä viallisesta geenistä poistamatta niitä normaaliksi? Kävi ilmi, että se oli mahdollista: he lisäsivät foolihappoa, B 12-vitamiinia, koliinia ja metioniinia raskaana olevien agouti-hiirten ruokaan (kun he alkoivat kutsua keltaista hiiriä "hirviöiksi"), ja tämän seurauksena normaalit jälkeläiset ilmestyivät. Ravintotekijöiden on osoitettu kykenevän neutraloimaan geenien mutaatiot. Lisäksi ruokavalion vaikutus jatkui useissa seuraavissa sukupolvissa: vauvan agouti-hiiret, jotka syntyivät normaaliksi ravintolisien ansiosta, synnyttivät itsensä normaaleiksi hiiriksi, vaikka heidän ruokavalionsa oli jo normaalia.

Voimme vakuuttavasti sanoa, että raskausaika ja ensimmäiset elämäkuukaudet ovat tärkeimmät kaikkien nisäkkäiden, myös ihmisten, elämässä. Kuten saksalainen neurotieteilijä Peter Spork osuvasti totesi, "äidimme ruokavalio raskauden aikana vaikuttaa toisinaan paljon enemmän terveyteen kuin ruoka nykyisellä hetkellä."

Perinnöllinen kohtalo

Geenien aktiivisuuden epigeneettisen säätelyn eniten tutkittu mekanismi on metylaatioprosessi, joka koostuu metyyliryhmän (yksi hiiliatomi ja kolme vetyatomia) lisäämisestä DNA: n sytosiiniemäksiin. Metylaatio voi vaikuttaa geenien aktiivisuuteen monella tavalla. Erityisesti metyyliryhmät voivat fyysisesti häiritä transkriptiotekijän (proteiini, joka säätelee lähetti-RNA: n synteesiä DNA-templaatissa) kosketukseen tiettyjen DNA-alueiden kanssa. Toisaalta, ne toimivat yhdessä metyylisytosiinia sitovien proteiinien kanssa ja osallistuvat kromatiinien uudelleenmuodostusprosessiin, joka on kromosomien muodostava aine, perinnöllisen tiedon arkisto.

DNA-metylointi
Metyyliryhmät kiinnittyvät sytosiiniemäksiin tuhoamatta tai muuttamatta DNA: ta, mutta vaikuttamalla vastaavien geenien aktiivisuuteen. On myös käänteinen prosessi - demetylaatio, jossa metyyliryhmät poistetaan ja geenien alkuperäinen aktiivisuus palautetaan "border \u003d" 0 "\u003e

Metylaatio on mukana monissa prosesseissa, jotka liittyvät ihmisten kaikkien elinten ja järjestelmien kehitykseen ja muodostumiseen. Yksi niistä on alkion X-kromosomien inaktivointi. Kuten tiedät, naispuolisilla nisäkkäillä on kaksi kopiota sukupromosomeista, jotka on nimetty X-kromosomiksi, ja uroksilla on tyydyttävä yksi X- ja Y-kromosomi, joka on kooltaan ja geneettisten tietojen määrältään paljon pienempi. Urosten ja miesten tasaamiseksi tuotettujen geenituotteiden (RNA ja proteiinit) määrässä useimmat naisten X-kromosomeista tehdyt geenit sammutetaan.

Tämä prosessi huipentuu blastokystivaiheeseen, kun alkio koostuu 50 - 100 solusta. Kussakin solussa inaktivoitumisen kromosomi (isän tai äidin) valitaan satunnaisesti ja pysyy passiivisena tämän solun kaikissa seuraavissa sukupolvissa. Tähän isän ja äidin kromosomien "sekoittumisen" prosessiin liittyy se tosiasia, että naiset kärsivät paljon vähemmän todennäköisesti X-kromosomiin liittyvistä sairauksista.

Metylaatiolla on tärkeä rooli solujen erilaistumisessa, prosessissa, jolla ”universaali” alkion solu kehittyy erikoistuneiksi kudos- ja elin soluiksi. Lihaskuidut luu, hermosolut - ne kaikki ilmenevät genomin tiukasti määritellyn osan aktiivisuudesta. Tiedetään myös, että metylaatiolla on johtava rooli useimpien onkogeenilajikkeiden ja joidenkin virusten tukahduttamisessa.

DNA-metylaatiolla on suurin sovellettu arvo kaikista epigeneettisistä mekanismeista, koska se liittyy suoraan ruokavalioon, tunnetilaan, aivojen toimintaan ja muihin ulkoisiin tekijöihin.

Amerikkalaiset ja eurooppalaiset tutkijat hankkivat tämän päätelmän hyvin tukevia tietoja tämän vuosisadan alussa. Tutkijat tutkivat vanhoja hollantilaisia, jotka syntyivät heti sodan jälkeen. Heidän äitinsä raskausaika osui samaan aikaan erittäin vaikeaan aikaan, jolloin Hollannissa oli todellinen nälänhätä talvella 1944-1945. Tutkijat pystyivät selvittämään: äidien voimakkaalla emotionaalisella stressillä ja puolinäönäytetyllä ruokavaliolla oli kielteisin vaikutus tulevien lasten terveyteen. Alhainen syntymäpaino he kärsi useita kertoja todennäköisemmin sydänsairauksista, liikalihavuudesta ja sokeritaudista aikuisina kuin vuotta tai kaksi myöhemmin (tai aikaisemmin) syntyneet maanmiehensä.

Heidän genomianalyysi osoitti, ettei DNA-metylaatiota esiinny alueilla, joilla se varmistaa hyvän terveyden säilymisen. Siksi vanhoilla hollantilaisilla ihmisillä, joiden äidit selvisivät nälkästä, insuliinin kaltaisen kasvutekijän (IGF) geenin metylaatio väheni huomattavasti, minkä seurauksena IGF: n määrä veressä kasvoi. Ja tällä tekijällä, kuten tutkijat tietävät, on käänteinen suhde elinajanodotteeseen: mitä korkeampi IGF-taso on kehossa, sitä lyhyempi on elämä.

Myöhemmin amerikkalainen tiedemies Lambert Lume havaitsi, että seuraavassa sukupolvessa myös näiden hollantilaisten perheisiin syntyneet lapset syntyivät epänormaalin painoisina ja kärsivät useammin kuin muut kaikista ikään liittyvistä sairauksista, vaikka heidän vanhempansa elivät melko hyvin ja söivät hyvin. Geenit muistivat tiedot isoäitijen nälkäisestä raskausajasta ja välittivät niitä jopa sukupolven kautta lastenlapsille.

Epigenetian monet kasvot

Epigeneettiset prosessit toteutetaan useilla tasoilla. Metylointi toimii yksittäisten nukleotidien tasolla. Seuraava taso on histonien, proteiinien, jotka osallistuvat DNA-juosteiden pakkaamiseen, modifiointi. DNA-transkription ja replikaation prosessit riippuvat myös tästä pakkauksesta. Erillinen tieteellinen ala - RNA: n epigenetiikka - tutkii RNA: han liittyviä epigeneettisiä prosesseja, mukaan lukien lähetti-RNA: n metylointi.

Geenit eivät ole lause

Stressin ja aliravitsemuksen lisäksi sikiön terveyteen voivat vaikuttaa lukuisat aineet, jotka vääristävät normaalia hormonitoiminnan prosessia. Niitä kutsutaan "hormonitoimintaa häiritseviksi" (tuhoajiksi). Nämä aineet ovat yleensä luonteeltaan keinotekoisia: ihmiskunta vastaanottaa niitä teollisesti tarpeisiinsa.

Silmiinpistävin ja kielteisin esimerkki on ehkä bisfenoli-A, jota on käytetty monien vuosien ajan kovetteena muovituotteiden valmistuksessa. Sitä on tietyntyyppisissä muovisäiliöissä - vesi- ja juomapulloissa, ruoka-astioissa.

Bisfenoli-A: n kielteinen vaikutus kehossa on kyky "tuhota" metylaatioon tarvittavat vapaat metyyliryhmät ja tukahduttaa entsyymit, jotka kiinnittävät nämä ryhmät DNA: han. Harvard Medical Schoolin biologit ovat löytäneet bisfenoli-A: n kyvyn estää munan kypsymistä ja johtaa siten hedelmättömyyteen. Heidän kollegansa Columbian yliopistossa ovat löytäneet bisfenoli-A: n kyvyn hämärtää sukupuolten välisiä eroja ja stimuloida homoseksuaalisten taipumusten jälkeläisten syntymistä. Bisfenolin vaikutuksesta estrogeenin ja naisten sukupuolihormonien reseptoreita koodaavien geenien normaali metylaatio oli häiriintynyt. Tämän vuoksi uroshiirillä syntyi “naispuolinen” luonne, oppiva ja rauhallinen.

Onneksi on ruokia, joilla on positiivinen vaikutus epigenomiin. Esimerkiksi säännöllinen vihreän teen kulutus voi vähentää syöpäriskiä, \u200b\u200bkoska se sisältää tietyn aineen (epigallokatekiini-3-gallaatti), joka voi aktivoida tuumorin suppressorigeenejä (suppressoreita) demetyloimalla niiden DNA: ta. Viime vuosina soijatuotteissa oleva genisteiini, epigeneettisten prosessien modulaattori, on ollut suosittu. Monet tutkijat yhdistävät soijan sisällön Aasian maiden asukkaiden ruokavaliossa alhaisempaan alttiuteen tietyille ikään liittyville sairauksille.

Epigeneettisten mekanismien tutkimus auttoi ymmärtämään tärkeätä totuutta: elämässä paljon riippuu itsestämme. Toisin kuin suhteellisen vakaa geneettinen informaatio, epigeneettiset "merkinnät" voivat tietyissä olosuhteissa olla palautuvia. Tämä tosiasia antaa mahdollisuuden luottaa perustavanlaatuisesti uusiin menetelmiin yleisten sairauksien torjumiseksi, ja ne perustuvat niiden epigeneettisten muuntelujen eliminointiin, jotka syntyivät ihmisillä epäsuotuisten tekijöiden vaikutuksesta. Epigenomin korjaamiseen tähtäävien lähestymistapojen soveltaminen avaa meille hyvät mahdollisuudet.

Epigenetics on suhteellisen uusi genetiikan haara, jota pidetään yhtenä tärkeimmistä biologisista löytöistä DNA: n löytämisen jälkeen. Aiemmin ajateltiin, että syntymämme geenien joukko määrittelee peruuttamattomasti elämämme. Nyt kuitenkin tiedetään, että geenit voidaan "kytkeä päälle" ja "kytkeä pois päältä", samoin kuin saavuttaa niiden suurempi tai vähemmän ilmentyminen erilaisten elämäntapojen tekijöiden vaikutuksesta.

sivusto kertoo sinulle, mikä on epigenetiikka, miten se toimii ja mitä voit tehdä parantaaksesi mahdollisuuksiasi voittaa terveysarpajaiset.

Epigenetiikka: elämäntavan muutokset ovat avain geenien vaihtamiseen

epigenetiikka - tiede, joka tutkii prosesseja, jotka johtavat geenin aktiivisuuden muutokseen muuttamatta DNA-sekvenssiä. Yksinkertaisesti sanottuna, epigenetiikka tutkii ulkoisten tekijöiden vaikutusta geenien aktiivisuuteen.

Human Genome Project tunnisti 25 000 geeniä ihmisen DNA: ssa. DNA: ta voidaan kutsua koodiksi, jota organismi käyttää rakentamaan ja järjestämään itsensä. Geenit itse tarvitsevat kuitenkin "ohjeet", joiden avulla ne määrittelevät tarvittavat toimenpiteet ja niiden toteuttamisen ajoituksen.

Epigeneettiset muunnokset ovat hyvin ohjeita.

Tällaisia \u200b\u200bmodifikaatioita on useita tyyppejä, mutta kaksi pääasiallista ovat modifikaatiot, jotka vaikuttavat metyyliryhmiin (hiili ja vety) ja histoneihin (proteiinit).

Oletetaan, että geeni on lamppu ymmärtääksesi miten modifikaatiot toimivat. Metyyliryhmät toimivat valokytkimenä (ts. Geeninä) ja histonit toimivat himmentimänä (ts. Ne säätelevät geenin aktiivisuuden tasoa). Joten uskotaan, että henkilöllä on neljä miljoonaa sellaista kytkintä, jotka aktivoidaan elämäntavan ja ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta.

Samanlaisten kaksosien elämän havainnoinnista tuli avain ymmärtää ulkoisten tekijöiden vaikutusta geenien aktiivisuuteen. Havainnot ovat osoittaneet, kuinka voimakkaita muutokset voivat olla näiden kaksosien geeneissä, jotka johtavat erilaisiin elämäntapoihin erilaisissa ulkoisissa olosuhteissa.

Ihannetapauksessa identtisillä kaksosilla tulisi olla yleisiä sairauksia, mutta näin ei useinkaan ole: alkoholismi, Alzheimerin tauti, kaksisuuntainen mielialahäiriö, skitsofrenia, diabetes, syöpä, Crohnin tauti ja nivelreuma voi esiintyä vain yhdellä kaksosella, eri tekijöistä riippuen. Syynä tähän on epigeneettinen ajautuminen - ikään liittyvät muutokset geeniekspressiossa.

Epigenetian salaisuudet: miten elämäntapatekijät vaikuttavat geeneihin

Epigeneettinen tutkimus on osoittanut, että vain 5% sairauteen liittyvistä geenimutaatioista on täysin deterministisiä; loput 95%: iin voivat vaikuttaa ruokavalio, käyttäytyminen ja muut ympäristötekijät. Terveellisiä elämäntapoja koskevan ohjelman avulla voit muuttaa 4000 - 5000 eri geenin aktiivisuutta.

Emme ole vain niiden geenien summa, joille syntyimme. Käyttäjä on henkilö, joka hallitsee geenejä. Samanaikaisesti ei ole niin tärkeää, millainen "geneettinen kortti" luonto sinulle jaettiin - on tärkeää, mitä teet heidän kanssaan.

Epigenetika on varhaisessa kehitysvaiheessa, ja siihen on vielä paljon opittavaa, mutta on näyttöä siitä, mitkä elämäntavan tärkeimmät tekijät vaikuttavat geenien ilmentymiseen.

1. Syöminen, nukkuminen ja liikunta

Ei ole yllättävää, että ravitsemus voi vaikuttaa DNA: n tilaan. Ruokavalio, jossa on paljon jalostettuja hiilihydraatteja, johtaa DNA-hyökkäyksiin, joilla on korkea verensokeritaso. Toisaalta DNA-vauriot voidaan kumota:

• sulforafaani (löydetty parsakaalista);
• kurkumiini (kurkuma);
• epigallokatekiini-3-gallaatti (löytyy vihreästä teestä);
• resveratroli (löytyy rypäleistä ja viinistä).

Nukkumisen kannalta vain viikon unen puute vaikuttaa negatiivisesti yli 700 geenin aktiivisuuteen. Urheilu vaikuttaa positiivisesti geenien (117) ilmentymiseen.

1. Stressi, suhteet ja jopa ajatukset

Epigenetikot väittävät, että geeneihin eivät vaikuta vain "aineelliset" tekijät, kuten ruokavalio, uni ja liikunta. Kuten käy ilmi, stressi, suhteet ihmisiin ja ajatuksesi ovat myös merkittäviä tekijöitä, jotka vaikuttavat geenien ilmentymiseen. Niin:

• meditaatio tukahduttaa tulehdusta edistävien geenien ilmentymisen, auttaen torjumaan tulehduksia, ts. suojautua Alzheimerin taudilta, syövältä, sydänsairauksilta ja diabeteltä samaan aikaan tällaisen harjoituksen vaikutus näkyy 8 tunnin harjoittelujakson jälkeen;
• 400 tieteellistä tutkimusta on osoittanut, että kiitollisuuden, ystävällisyyden, optimismin ja erilaisten mielen ja kehon käyttävien tekniikoiden osoittaminen vaikuttaa positiivisesti geenien ilmentymiseen;
• toiminnan puute, huono ravitsemus, jatkuvat negatiiviset tunteet, toksiinit ja huonoja tapojasamoin kuin trauma ja stressi laukaisevat negatiiviset epigeneettiset muutokset.

Epigeneettisten muutosten tulosten kesto ja epigenetian tulevaisuus

Yksi hätkähdyttävimmistä ja kiistanalaisimmista löytöistä on, että epigeneettiset muutokset siirtyvät seuraavalle sukupolvelle muuttamatta geenisekvenssiä. Dr. Mitchell Gaynor, The Gene Therapy Plan: Ohjaa geneettinen kohtalo ruokavalion ja elämäntavan avulla, uskoo, että myös geeniekspressio on peritty.

Epigenetics, sanoo tohtori Randy Girtle, todistaa, että olemme vastuussa myös genomimme eheydestä. Ajattelimme tapana, että kaikki riippuu geeneistä. Epigenetiikan avulla voimme ymmärtää, että käyttäytymisemme ja tottumuksemme voivat vaikuttaa geenien ilmentymiseen tulevissa sukupolvissa.

Epigenetics on monimutkainen tiede, jolla on valtavat mahdollisuudet. Vielä on tehtävä paljon työtä sen selvittämiseksi, mitkä ympäristötekijät vaikuttavat geeneihimme, miten voimme (ja voimme) kääntää sairaudet tai estää niitä mahdollisimman tehokkaasti.

Organismi ympäristön kanssa fenotyypin muodostumisen aikana. Hän tutkii mekanismeja, joilla yhden solun (tsygootti) sisältämän geneettisen informaation perusteella geenien erilaisen ilmentymisen takia erityyppisissä soluissa voidaan toteuttaa monisoluinen organismi, joka koostuu erilaistuneista soluista. On huomattava, että monet tutkijat suhtautuvat edelleen skeptisesti epigenetiikkaan, koska sen puitteissa ei-genoomisen perinnöllisyyden todennäköisyys on sallittu mukautuvana reaktiona ulkoisen ympäristön muutoksiin, mikä on ristiriidassa tällä hetkellä hallitsevan genokestrisen paradigman kanssa.

Esimerkkejä

Yksi esimerkki eukaryoottien epigeneettisistä muutoksista on solujen erilaistuminen. Morfogeneesin aikana totipotenttiset kantasolut muodostavat erilaisia \u200b\u200bpluripotentteja alkion solulinjoja, jotka puolestaan \u200b\u200bsynnyttävät täysin erilaistuneita soluja. Toisin sanoen yksi hedelmöittynyt muna - tsygootti - erottuu erityyppisiksi soluiksi, mukaan lukien: hermosolut, lihassolut, epiteeli, verisuonten endoteeli jne. Useiden jakautumisten kautta. Tämä saavutetaan aktivoimalla joitain geenejä ja samalla estämällä muita käyttämällä epigeneettisiä mekanismeja.

Toinen esimerkki voidaan osoittaa kenttähiirillä. Syksyllä, ennen kylmäkuorta, heille syntyy pidempi ja paksumpi turkki kuin keväällä, vaikka "kevät" ja "syksy" -hiirien kohdunsisäinen kehitys tapahtuu melkein identtisissä olosuhteissa (lämpötila, päivän pituus, kosteus jne.). Tutkimukset ovat osoittaneet, että signaali, joka laukaisee epigeneettiset muutokset, mikä johtaa turkin pituuden lisääntymiseen, on muutos veren melatoniinipitoisuuden gradientissa (se vähenee keväällä ja kasvaa syksyllä). Siksi epigeneettiset adaptiiviset muutokset (hiusten pituuden kasvu) saadaan aikaan jo ennen kylmän sään alkamista, ja mukautuminen niihin on hyödyllistä keholle.

Etymologia ja määritelmät

Konrad Waddington loi termin "epigenetiikka" (kuten "epigeneettinen maisema") vuonna 1942 johdannaksi sanoista genetiikka ja epigenesis. Kun Waddington keksi termin, geenien fyysinen luonne ei ollut täysin ymmärretty, joten hän käytti sitä käsitteellisenä mallina siitä, kuinka geenit voivat olla vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa fenotyypin muodostamiseksi.

Robin Halliday määritteli epigenetiikan "geenien aktiivisuuden ajallisen ja spatiaalisen hallinnan mekanismien tutkimiseksi organismien kehityksen aikana". Siksi termiä "epigenetiikka" voidaan käyttää kuvaamaan kaikkia sisäisiä tekijöitä, jotka vaikuttavat organismin kehitykseen, lukuun ottamatta itse DNA-sekvenssiä.

Tämän sanan nykyaikainen käyttö tieteellisessä diskurssissa on kapeampaa. Kreikan etuliite epi tarkoittaa sanassa tekijöitä, jotka vaikuttavat "yli" tai "geneettisten tekijöiden lisäksi", mikä tarkoittaa, että epigeneettiset tekijät vaikuttavat perinteisten perinnöllisyysmolekyylien lisäksi tai lisäksi.

Samankaltaisuus sanan "genetiikka" kanssa on saanut aikaan monia analogioita termin käyttämisessä. "Epigenome" on analoginen termin "genomi" kanssa ja määrittelee solun yleisen epigeneettisen tilan. Metafooria "geneettinen koodi" on myös mukautettu, ja termiä "epigeneettinen koodi" käytetään kuvaamaan joukko epigeneettisiä piirteitä, jotka luovat erilaisia \u200b\u200bsolutyyppejä erilaisissa soluissa. Termiä "epimutaatio" käytetään laajalti, mikä merkitsee satunnaisten tekijöiden aiheuttamaa muutosta normaalissa epigenoomissa, joka välittyy useissa solusukupolvissa.

Epigenetian molekyylipohja

Epigenetian molekyylipohja on melko monimutkainen siitä huolimatta, että se ei vaikuta DNA: n rakenteeseen, vaan muuttaa tiettyjen geenien aktiivisuutta. Tämä selittää, miksi monisoluisen organismin erilaistuneissa soluissa ekspressoidaan vain geenejä, jotka ovat tarpeen niiden spesifiselle aktiivisuudelle. Epigeneettisten muutosten piirre on, että ne säilyvät solunjakautumisen aikana. On tiedossa, että suurin osa epigeneettisistä muutoksista tapahtuu vain yhden organismin elämässä. Samaan aikaan, jos sperma tai munasolu tapahtuu DNA: n muutoksessa, jotkut epigeneettiset oireet voivat siirtyä sukupolvelta toiselle. Tässä suhteessa herää kysymys, voivatko kehon epigeneettiset muutokset todella muuttaa sen DNA: n perusrakennetta? (katso evoluutio).

Epigenetiikan puitteissa sellaisia \u200b\u200bprosesseja tutkitaan laajasti kuten: paramutaatio, geenimerkinnät, genomiset jäljennökset, X-kromosomien inaktivointi, sijaintivaikutus, äidin vaikutukset sekä muut geeniekspression säätelymekanismit.

Epigeneettisissä tutkimuksissa käytetään laajaa valikoimaa molekyylibiologisia menetelmiä, mukaan lukien kromatiinin immuunisaostus (ChIP-on-chipin ja ChIP-Seq: n erilaiset modifikaatiot), in situ -hybridisaatio, herkkä restriktioentsyymien metylaatiolle, DNA-adeniinimetyylitransferaasin (DamID) ja bisulfiitin tunnistaminen jaksotus. Lisäksi bioinformatiikan menetelmien (tietokoneen epigenetiikka) käytöllä on kasvava rooli.

Mekanismit

DNA-metylaatio ja kromatiinin uudelleenmuodostus

Epigeneettiset tekijät vaikuttavat tiettyjen geenien ilmentymisen aktiivisuuteen useilla tasoilla, mikä johtaa muutokseen solun tai organismin fenotyypissä. Kromatiinin uudelleenmuodostaminen on yksi tämän vaikutuksen mekanismeista. Kromatiini on DNA-kompleksi histoneproteiinien kanssa: DNA haavoittuu histoniproteiineihin, joita edustavat pallorakenteet (nukleosomit), mikä johtaa sen tiivistymiseen ytimeen. Geeniekspression voimakkuus riippuu histonien tiheydestä aktiivisesti ekspressoiduissa genomialueissa. Kromatiinin uudistaminen on prosessi, jolla aktiivisesti muutetaan nukleosomien “tiheyttä” ja histonien affiniteettia DNA: han. Se saavutetaan kahdella alla kuvatulla tavalla.

DNA-metylointi

Tähän mennessä parhaiten tutkittu epigeneettinen mekanismi on DNA-sytosiiniemästen metylointi. BF Vanyushinin ja GD Berdyshev et al: n edelläkävijöiden tekemät tutkimukset aloittivat intensiivisen tutkimuksen metylaation merkityksestä geneettisen ilmaisun, mukaan lukien ikääntymisen, säätelyssä, viime vuosisadan 70-luvulla. DNA-metylointiprosessi sisältää metyyliryhmän lisäämisen sytosiiniin osana CpG-dinukleotidia sytosiinirenkaan asemassa C5. DNA-metylaatio liittyy pääasiassa eukaryooteihin. Ihmisillä noin 1% genomisesta DNA: sta metyloituu. Kolme entsyymiä, nimeltään DNA-metyylitransferaasit 1, 3a ja 3b (DNMT1, DNMT3a ja DNMT3b), ovat vastuussa DNA-metylaatioprosessista. Oletetaan, että DNMT3a ja DNMT3b ovat de novo-metyylitransferaaseja, jotka suorittavat DNA-metylaatiomallin muodostumisen varhaisissa kehitysvaiheissa, ja DNMT1 suorittaa DNA-metyloinnin organismin myöhemmissä vaiheissa. Metylointitoiminto on aktivoida / inaktivoida geeni. Useimmissa tapauksissa metylaatio johtaa geenin aktiivisuuden tukahduttamiseen, etenkin kun metyloidaan sen promoottorialueet, ja demetylaatio johtaa sen aktivoitumiseen. Osoitettiin, että jopa pienet muutokset DNA-metylaatioasteessa voivat merkittävästi muuttaa geneettisen ilmentymisen tasoa.

Histonimuutokset

Vaikka histonien aminohappomodifikaatioita tapahtuu koko proteiinimolekyylissä, N-hännän modifikaatioita tapahtuu paljon useammin. Nämä modifikaatiot sisältävät: fosforylaation, ubikvitinoinnin, asetyloinnin, metyloinnin, sumoyloinnin. Asetylointi on tutkituin histonimodifikaatio. Siksi histoni H3-häntä lysiinien asetylointi asetyylitransferaasilla K14 ja K9 korreloi transkriptionaalisen aktiivisuuden kanssa tällä kromosomin alueella. Tämä johtuu tosiasiasta, että lysiinin asetylointi muuttaa positiivisen varauksensa neutraaliksi, mikä tekee mahdottomaksi sitoutumisen negatiivisesti varautuneisiin fosfaattiryhmiin DNA: ssa. Seurauksena on, että histonit irtoavat DNA: sta, mikä johtaa SWI / SNF-kompleksin "paljaan" DNA: n laskeutumiseen ja muihin transkriptiota laukaiseviin transkriptiotekijöihin. Tämä on epigeneettisen säätelyn cis-malli.

Histonit kykenevät ylläpitämään muunnetun tilansa ja toimimaan templaattina uusien histonien modifioimiseksi, jotka sitoutuvat DNA: han replikaation jälkeen.

Epigeneettisten merkkien lisääntymismekanismia tutkitaan enemmän DNA-metylaatiossa kuin histonimodifikaatioiden suhteen. Siten DNMT1-entsyymillä on korkea affiniteetti 5-metyylisytoiiniin. Kun DNMT1 löytää "hemimetyloidun kohdan" (kohta, jossa sytosiini metyloidaan vain yhdessä DNA-juosteessa), se metyloi sytosiinin toisessa juosteessa samassa paikassa.

Prions

MicroRNA

Viime aikoina on kiinnitetty paljon huomiota pienten häiritsevien RNA: ien (si-RNA) roolin tutkimukseen geneettisen aktiivisuuden säätelyssä. Häiriintyvät RNA: t voivat muuttaa mRNA: n stabiilisuutta ja translaatiota mallintamalla polysomifunktioita ja kromatiinirakennetta.

Arvo

Somaattisten solujen epigeneettisellä perinnöllä on oleellinen merkitys monisoluisen organismin kehityksessä. Kaikkien solujen genomi on melkein sama, samaan aikaan monisoluinen organismi sisältää eri tavalla erilaistuneita soluja, jotka eri tavoin havaitsevat ympäristön signaalit ja suorittavat erilaisia \u200b\u200btoimintoja. Epigeneettiset tekijät tarjoavat ”solumuistin”.

Lääke

Sekä geneettisillä että epigeneettisillä ilmiöillä on merkittävä vaikutus ihmisten terveyteen. Tunnetaan useita sairauksia, jotka johtuvat geenimetyloinnin rikkomisesta, samoin kuin geenin hemizygoottisuudesta, johon kohdistetaan genomimerkinnät. Monille organismeille on osoitettu histoniasetylointi- / deasetylointiaktiivisuuden yhteys elinajanodotteeseen. Ehkä samat prosessit vaikuttavat ihmisten elinajanodoteeseen.

evoluutio

Vaikka epigenetiikkaa tarkastellaan pääasiassa solumuistin yhteydessä, on myös joukko siirtogeneratiivisia epigeneettisiä vaikutuksia, joissa geneettiset muutokset siirtyvät jälkeläisille. Toisin kuin mutaatiot, epigeneettiset muutokset ovat palautuvia ja mahdollisesti kohdennettuja (adaptiivisia). Koska suurin osa niistä katoaa useiden sukupolvien jälkeen, ne voivat olla vain väliaikaisia \u200b\u200bmukautuksia. Epigenetiikan vaikutuksesta tietyn geenin mutaatioiden taajuuteen keskustellaan myös aktiivisesti. On osoitettu, että sytosiini-deaminaasien APOBEC / AID-perhe osallistuu sekä geneettiseen että epigeneettiseen perintöön käyttämällä samanlaisia \u200b\u200bmolekyylimekanismeja. Monissa organismeissa on havaittu yli 100 transgeneratiivisen epigeneettisen ilmiön tapausta.

Epigeneettiset vaikutukset ihmisillä

Genomivaikutukset ja niihin liittyvät sairaudet

Joihinkin ihmisten sairauksiin liittyy genomin jäljennös, ilmiö, jossa samoilla geeneillä on erilainen metylaatiokaavio riippuen siitä, mistä vanhemmista he ovat. Kuuluisimmat leimaamiseen liittyvät sairaustapaukset ovat Angelmanin oireyhtymä ja Prader-Willi-oireyhtymä. Syynä molempien kehitykseen on osittainen poisto 15q-alueella. Tämä johtuu genomin leimaamisesta tässä lokuksessa.

Transgeneratiiviset epigeneetiset vaikutukset

Marcus Pembrey ym. Totesivat, että Ruotsissa 1800-luvulla nälän kärsineiden miesten lastenlapset (mutta ei tyttärentytärät) ovat vähemmän alttiita sydän- ja verisuonisairauksille, mutta ovat alttiimpia diabetelle, mikä kirjoittajan mukaan on esimerkki epigeneettinen perinnöllisyys.

Syöpä ja kehityshäiriöt

Monilla aineilla on epigeneettisten karsinogeenien ominaisuuksia: ne johtavat kasvainten esiintymisen lisääntymiseen ilman mutageenista vaikutusta (esimerkiksi: dietyylistilbestroliarseeniitti, heksaklooribentseeni ja nikkeliyhdisteet). Monilla teratogeeneillä, erityisesti dietyylistilbestrolilla, on spesifinen vaikutus sikiöön epigeneettisenä.

Muutokset histoniasetyloinnissa ja DNA-metylaatiossa johtavat eturauhassyövän kehitykseen muuttamalla eri geenien aktiivisuutta. Ruokavalio ja elämäntapa voivat vaikuttaa eturauhassyövän geenitoimintaan.

Vuonna 2008 Yhdysvaltain kansallinen terveysinstituutti ilmoitti, että 190 miljoonaa dollaria käytetään epigenetian tutkimiseen seuraavan viiden vuoden aikana. Joidenkin varojen jakamista aloittaneiden tutkijoiden mukaan epigenetiikalla voi olla suurempi rooli ihmisten sairauksien hoidossa kuin genetiikalla.

Epigenome ja ikääntyminen

Viime vuosina on kertynyt suuri määrä todisteita siitä, että epigeneettisillä prosesseilla on tärkeä rooli myöhemmissä elämän vaiheissa. Erityisesti metylaatiokaavioissa tapahtuu suuria muutoksia ikääntymisen aikana. Oletetaan, että nämä prosessit ovat geneettisen valvonnan alaisia. Yleensä suurin määrä metyloituja sytosiiniemäksiä havaitaan alkioista tai vastasyntyneistä eläimistä eristetyssä DNA: ssa, ja tämä määrä pienenee asteittain iän myötä. Samanlainen väheneminen DNA-metylaatiossa on havaittu hiirien, hamstereiden ja ihmisten viljellyissä lymfosyyteissä. Sillä on systemaattinen luonne, mutta se voi olla kudos- ja geenispesifinen. Esimerkiksi Tra et ai. (Tra et al., 2002) vertaamalla yli 2000 lokusta T-lymfosyyteissä, jotka on eristetty vastasyntyneiden perifeerisestä verestä, samoin kuin keski-ikäiset ja vanhemmat ihmiset, he havaitsivat, että 23 näistä lokuksista suoritti hypermetylaatiota iän ja 6 vuoden aikana - hypometylaatio, ja samanlaisia \u200b\u200bmuutoksia metyloitumisen luonteessa havaittiin myös muissa kudoksissa: haimassa, keuhkoissa ja ruokatorvassa. Ilmeisiä epigeneettisiä vääristymiä havaittiin potilailla, joilla oli Hutchinson-Guildford-progyria.

Uskotaan, että demetylaatio iän myötä johtaa kromosomien uudelleenjärjestelyihin johtuen liikkuvien geneettisten elementtien (MHE: t) aktivaatiosta, jotka yleensä tukahdutetaan DNA-metylaatiolla (Barbot et ai., 2002; Bennett-Baker, 2003). Metylaatiotasojen systemaattinen ikään liittyvä lasku voi ainakin osittain olla syy monille monimutkaisille sairauksille, joita ei voida selittää klassisten geneettisten näkemysten avulla. Toinen prosessi, joka tapahtuu ontogeneesissä rinnakkain demetylaation kanssa ja vaikuttaa epigeneettisen säätelyn prosesseihin, on kromatiinin kondensaatio (heterokromatinisaatio), mikä johtaa geneettisen aktiivisuuden vähentymiseen iän myötä. Useissa tutkimuksissa ikästä riippuvat epigeneettiset muutokset osoitettiin myös itusoluissa; näiden muutosten suunta on todennäköisesti geenispesifinen.

Kirjallisuus

• Nessa Carey. Epigenetics: Kuinka moderni biologia kirjoittaa ymmärrystämme genetiikasta, sairauksista ja perinnöllisyydestä. - Rostov-on-Don: Phoenix, 2012. - ISBN 978-5-222-18837-8.

Huomautuksia

1. Uusi tutkimus yhdistää yleisen RNA-modifikaation liikalihavuuteen
2. http://woman.health-ua.com/article/475.html Ikääntyneiden sairauksien epigeneettinen epidemiologia
4. Holliday, R., 1990. Mekanismit geenin aktiivisuuden hallitsemiseksi kehityksen aikana. Biol. Rev. Cambr. Philos. Soc. 65, 431 - 471
5. Epigenetiikka. Bio-Medicine.org. Haettu 21.5.2011.
6. V.L. Chandler (2007). "Parameraatio: maissista hiiriin." Cell 128 (4): 641 - 645. doi: 10.1016 / j.cell.2007.02.007. PMID 17320501.
7. Jan Sapp, geenin ulkopuolella. 1987 Oxford University Press. Jan Sapp, "Organisaation käsitteet: silikaattisten alkueläinten vipu". Julkaisussa S. Gilbert, Developmental Biology: A Comprehensive Synthesis, (New York: Plenum Press, 1991), 229-258. Jan Sapp, Genesis: Biologian evoluutio, Oxford University Press, 2003.
8. Oyama, Susan; Paul E. Griffiths, Russell D. Gray (2001). MIT Paina. ISBN 0-26-265063-0.
9. Verdel et ai., 2004
10. Matzke, Birchler, 2005
11. O.J. Rando ja K.J. Verstrepen (2007). "Geneettisen ja epigeneettisen perinnön aikataulut." Cell 128 (4): 655-668. doi: 10.1016 / j.cell.2007.01.023. PMID 17320504.
12. Jablonka, Eva; Gal Raz (kesäkuu 2009). "Sukupolvien välinen epigeneettinen perimä: esiintyvyys, mekanismit ja vaikutukset perinnöllisyyden ja evoluution tutkimiseen." Biologian neljännesvuosikatsaus 84 (2): 131-176. doi: 10.1086 / 598822. PMID 19606595.
13. J.H.M. Knoll, R.D. Nicholls, R.E. Magenis, J.M. Graham Jr, M. Lalande, S.A. Latt (1989). "Angelmanilla ja Prader-Willi-oireyhtymillä on yhteinen kromosomin deleetio, mutta eroavuudet ovat deleetion alkuperäisestä alkuperästä." American Journal of Medical Genetics 32 (2): 285 - 290. doi: 10.1002 / ajmg.1320320235. PMID 2564739.
14. Pembrey ME, Bygren LO, Kaati G, et ai. .. Sukupuolispesifiset, uroslinjaiset sukupolvien väliset vasteet ihmisillä. Eur J Hum Genet 2006; 14: 159-66. PMID 16391557. Robert Winston viittaa tähän tutkimukseen luennossa; katso myös keskustelu Leedsin yliopistossa täältä

Epigenetiikka on suhteellisen uusi biologisen tieteen ala, eikä sitä tunneta niin laajalti kuin genetiikka. Se ymmärretään genetiikan haaraksi, joka tutkii perinnöllisiä geenin aktiivisuuden muutoksia organismin tai solujen jakautumisen kehittymisen aikana.

Epigeneettisiin muutoksiin ei liity nukleotidisekvenssin uudelleenjärjestelyä deoksiribonukleiinihapossa (DNA).

Kehossa itse genomissa on erilaisia \u200b\u200bsääteleviä elementtejä, jotka hallitsevat geenien toimintaa, mukaan lukien riippuen sisäisistä ja ulkoisista tekijöistä. Epigenetiaa ei tunnistettu pitkään aikaan, koska epigeneettisten signaalien luonteesta ja niiden toteutuksen mekanismeista oli vähän tietoa.

Ihmisen perimän rakenne

Vuonna 2002 useiden tutkijoiden useiden vuosien ponnistelujen seurauksena eri maat ihmisen perinnöllisen laitteen, joka on suljettu pää-DNA-molekyyliin, rakenteen dekoodaaminen on valmis. Tämä on yksi biologian merkittävistä saavutuksista 2000-luvun alussa.

DNA: ta, joka sisältää kaikki perinnölliset tiedot tietystä organismista, kutsutaan genomiksi. Geenit ovat yksittäisiä alueita, jotka miehittävät hyvin pienen osan genomista, mutta muodostavat samalla sen perustan. Jokainen geeni on vastuussa ribonukleiinihapon (RNA) ja proteiinin rakennetta koskevan tiedon välittämisestä ihmiskehossa. Perinnöllistä tietoa välittäviä rakenteita kutsutaan koodaussekvensseiksi. Genomiprojektin tuloksena saatiin tietoja, joiden mukaan ihmisen genomiksi arvioitiin yli 30 000 geeniä. Tällä hetkellä genomissa arvioidaan olevan noin 19 000 geeniä uusien massaspektrometriatulosten tuloksena.

Kunkin henkilön geneettinen informaatio sisältyy solun ytimeen ja sijaitsee erityisissä rakenteissa, joita kutsutaan kromosomeiksi. Jokainen somaattinen solu sisältää kaksi kokonaista sarjaa (diploidisia) kromosomeja. Jokainen yksittäinen sarja (haploidi) sisältää 23 kromosomia - 22 tavallista (autosomit) ja yhden sukupromosomin - X tai Y.

Jokaisen ihmisen solun kaikissa kromosomeissa olevat DNA-molekyylit ovat kaksi polymeeriketjua, jotka on kierretty säännölliseksi kaksoiskierreksi.

Molemmat ketjut pitävät toisiaan neljällä emäksellä: adeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G) ja tiamiini (T). Lisäksi yhden ketjun pohja A voi olla yhteydessä vain toisen ketjun pohjaan T ja vastaavasti pohja G voi olla yhteydessä pohjaan C. Tätä kutsutaan kantaparin muodostamisen periaatteeksi. Muissa tapauksissa parittelu rikkoa koko DNA: n eheyttä.

DNA on tiukka kompleksi erikoistuneiden proteiinien kanssa, ja yhdessä ne muodostavat kromatiinin.

Histonit ovat nukleoproteiineja, kromatiinin pääosaa. Niillä on taipumus muodostaa uusia aineita kiinnittämällä kaksi rakenteellista elementtiä kompleksiin (dimeeri), mikä on piirre myöhemmässä epigeneettisessä modifikaatiossa ja säätelyssä.

Geneettistä tietoa tallentava DNA replikoituu (kaksinkertaistuu) jokaisen solunjaon kanssa, ts. Se poistaa tarkkoja kopioita itsestään (replikaatio). Solujen jakautumisen aikana DNA-kaksoiskierukan kahden juosteen väliset sidokset tuhoutuvat ja kierukan juosteet erottuvat. Sitten kumpaankin rakennetaan tytär-DNA-juoste. Seurauksena on, että DNA-molekyyli kaksinkertaistuu, tytärsolut muodostuvat.

DNA toimii matriisina, jolla tapahtuu eri RNA: ien synteesi (transkriptio). Tämä prosessi (replikaatio ja transkriptio) suoritetaan solujen ytimissä, ja se alkaa promoottoriksi kutsutun geenin alueelta, johon proteiinikompleksit, jotka kopioivat DNA: n muodostamaan lähetti-RNA: n (mRNA), ovat sitoutuneet.

Viimeksi mainittu puolestaan \u200b\u200btoimii paitsi DNA-tiedon kantajana myös tämän tiedon kantajana proteiinimolekyylien synteesissä ribosomeissa (translaatioprosessi).

Nyt tiedetään, että proteiineja (eksoneja) koodaavat ihmisen geenivyöhykkeet miehittävät vain 1,5% genomista. Suurin osa genomista ei liity geeneihin ja on inertti tiedonsiirron suhteen. Geenin tunnistettuja alueita, jotka eivät koodaa proteiineja, kutsutaan introneiksi.

DNA: sta saatu mRNA: n ensimmäinen kopio sisältää koko joukon eksoneja ja introneja. Sen jälkeen erikoistuneet proteiinikompleksit poistavat kaikki intronisekvenssit ja linkittävät eksonit toisiinsa. Tätä muokkausprosessia kutsutaan liitokseksi.

Epigenetics selittää yhden mekanismeista, joilla solu pystyy hallitsemaan tuottamansa proteiinin synteesiä, määrittäen ensinnäkin kuinka monta mRNA-kopiota voidaan saada DNA: sta.

Joten genomi ei ole jäädytetty osa DNA: ta, vaan dynaaminen rakenne, tietovarasto, jota ei voida pelkistää pelkästään geeneihin.

Yksittäisten solujen ja koko organismin kehitys ja toiminta eivät ole automaattisesti ohjelmoituja yhteen genomiin, vaan riippuvat monista erilaisista sisäisistä ja ulkoisista tekijöistä. Tietojen kertyessä osoittautuu, että itse genomissa on useita säätelyelementtejä, jotka kontrolloivat geenien toimintaa. Nyt tämä on vahvistettu monissa kokeellisissa tutkimuksissa eläimillä.

Jakautuessaan mitoosin aikana tytärisolut voivat periä vanhemmiltaan paitsi suoran geneettisen informaation, joka on kaikkien geenien uusi kopio, myös tietyn aktiivisuuden tason. Tämän tyyppistä perintöä geenitiedoista kutsutaan epigeneettiseksi perimiseksi.

Geenin säätelyn epigeneettiset mekanismit

Epigenetian aiheena on geenien aktiivisuuden perinnöllisyyden tutkimus, joka ei liity niiden koostumukseen sisältyvän DNA: n primaarirakenteen muutokseen. Epigeneettisten muutosten tarkoituksena on kehon mukauttaminen muuttuviin olosuhteisiin.

Englantilainen geneetikko Waddington ehdotti ensimmäistä kertaa termiä "epigenetiikka" vuonna 1942. Ero perinnöllisyyden geneettisten ja epigeneettisten mekanismien välillä on vaikutusten vakaudessa ja toistettavuudessa.

Rajoittamaton määrä geneettisiä piirteitä on kiinnitetty, kunnes geenissä tapahtuu mutaatio. Epigeneettiset muunnelmat esiintyvät yleensä soluissa yhden organismin sukupolven elinaikana. Kun nämä muutokset siirretään seuraaville sukupolville, ne voidaan tuottaa 3–4 sukupolvessa, ja sitten, jos stimuloiva tekijä katoaa, nämä muutokset katoavat.

Epigenetian molekyylipohjalle on tunnusomaista geneettisen laitteen modifikaatio, ts. Geenien aktivointi ja repressio, jotka eivät vaikuta primaariseen DNA-nukleotidisekvenssiin.

Geenien epigeneettinen säätely suoritetaan transkription tasolla (geenin transkription aika ja luonne), kypsien mRNA: iden valinnan aikana sytoplasmaan kuljettamiseksi, valittaessa mRNA: ta sytoplasmassa translaation aikaansaamiseksi ribosomeille, tietyn tyyppisten mRNA: n destabiloituminen sytoplasmassa, selektiivinen aktivointi, proteiinimolekyylien inaktivointi synteesi.

Epigeneettisten markkereiden kokoelma edustaa epigenomia. Epigeneettiset muutokset voivat vaikuttaa fenotyyppiin.

Epigenetiikalla on tärkeä rooli terveiden solujen toiminnassa, takaamalla geenien aktivoituminen ja tukahduttaminen, transposonien, ts. DNA-alueiden, jotka voivat liikkua genomissa, ohjauksessa, samoin kuin geneettisen materiaalin vaihdossa kromosomeissa.

Epigeneettiset mekanismit osallistuvat genomin jäljennökseen (sormenjälki), prosessiin, jossa tiettyjen geenien ilmentyminen suoritetaan riippuen siitä, mistä vanhemmista alleelit ovat kotoisin. Jäljennös toteutetaan promoottorien DNA-metylaatioprosessin avulla, jonka seurauksena geenitranskriptio estyy.

Epigeneettiset mekanismit varmistavat kromatiiniprosessien käynnistymisen histonimodifikaatioiden ja DNA-metyloinnin avulla. Kahden viime vuosikymmenen aikana ideat eukaryoottien transkription säätelymekanismeista ovat muuttuneet merkittävästi. Klassinen malli ehdotti, että ekspressiotaso määräytyy transkriptiotekijöillä, jotka sitoutuvat geenin säätelyalueisiin, jotka aloittavat lähetti-RNA: n synteesin. Histoneille ja ei-histoneproteiineille annettiin passiivisen pakkausrakenteen rooli DNA: n tiiviin pakkaamisen varmistamiseksi ytimessä.

Seuraavat tutkimukset ovat osoittaneet histonien roolin käännöksen säätelyssä. Niin kutsuttu histonikoodi löydettiin, ts. Histonien modifikaatio, joka ei ole sama genomin eri alueilla. Modifioidut histonikoodit voivat johtaa geenien aktivoitumiseen ja tukahduttamiseen.

Genomin rakenteen eri osiin tehdään muutoksia. Metyyli-, asetyyli-, fosfaattiryhmät ja suuremmat proteiinimolekyylit voidaan kiinnittää päätejäännöksiin.

Kaikki muunnokset ovat palautuvia ja jokaisessa on entsyymejä, jotka asentavat tai poistavat sen.

DNA-metylointi

Nisäkkäillä DNA: n metylaatiota (epigeneettinen mekanismi) on tutkittu ennen muita. Sen on osoitettu korreloivan geenien tukahduttamisen kanssa. Kokeelliset tiedot osoittavat, että DNA-metylaatio on puolustusmekanismi, joka tukahduttaa merkittävän osan vieraan luonteen genomista (virukset jne.).

Solun DNA-metylaatio säätelee kaikkia geneettisiä prosesseja: replikaatiota, korjaamista, rekombinaatiota, transkriptiota, X-kromosomin inaktivointia. Metyyliryhmät hajottavat DNA-proteiini-vuorovaikutukset estäen transkriptiotekijöiden sitoutumisen. DNA-metylaatio vaikuttaa kromatiinin rakenteeseen, estää transkriptionaalisia repressoreja.

Todellakin, DNA-metylaatiotason nousu korreloi koodaamattoman ja toistuvan DNA: n pitoisuuden suhteellisen lisääntymisen kanssa korkeampien eukaryoottien genomissa. Kokeelliset tiedot osoittavat, että tämä johtuu siitä, että DNA-metylaatio toimii ensisijaisesti puolustusmekanismina tukahduttaa merkittävä osa vieraan alkuperän genomista (replikoituneet liikkuvat elementit, virussekvenssit ja muut toistuvat sekvenssit).

Metylaatioprofiili - aktivointi tai inhibitio - vaihtelee ympäristötekijöiden mukaan. DNA-metylaation vaikutuksella kromatiinirakenteeseen on suuri merkitys terveen organismin kehittymiselle ja toiminnalle, jotta tukahdutetaan merkittävä osa vieraan alkuperän genomista, ts. Replikoituneet liikkuvat elementit, virus- ja muut toistuvat sekvenssit.

DNA-metylaatio tapahtuu typpipitoisen emäksen - sytosiinin palautuvalla kemiallisella reaktiolla, jonka seurauksena metyyliryhmä CH3 kiinnittyy hiileen metyylisytosiinin muodostamiseksi. Tätä prosessia katalysoivat DNA-metyylitransferaasit. Sytosiinimetylointiin tarvitaan guaniinia, mikä johtaa kahden nukleotidin muodostumiseen, jotka on erotettu fosfaatilla (CpG).

Passiivisten CpG-sekvenssien kertymistä kutsutaan CpG-saariksi. Jälkimmäiset ovat edustettuna epätasaisesti genomissa. Suurin osa niistä löytyy geenipromoottoreista. DNA-metylaatio tapahtuu geenipromoottoreissa, transkriboiduilla alueilla, samoin kuin geenienvälisissä tiloissa.

Hypermetyloidut saarekkeet aiheuttavat geenien inaktivoinnin, joka häiritsee säätelyproteiinien vuorovaikutusta promoottorien kanssa.

DNA-metylaatiolla on valtava vaikutus geenien ilmentymiseen ja viime kädessä solujen, kudosten ja koko kehon toimintaan. DNA: n korkean metylaatiotason ja repressoitujen geenien lukumäärän välillä luotiin suora yhteys.

Metyyliryhmien poisto DNA: sta metylaasiaktiivisuuden puutteen seurauksena (passiivinen demetylaatio) tapahtuu DNA: n replikaation jälkeen. Aktiivisella demetylaatiolla on mukana entsymaattinen järjestelmä, joka muuttaa 5-metyylisytoiinin sytosiiniksi replikaatiosta riippumatta. Metylaatioprofiili vaihtelee ympäristötekijöiden mukaan, joissa solu sijaitsee.

DNA-metylaation ylläpitokyvyn menetys voi johtaa immuunikatoihin, pahanlaatuisiin kasvaimiin ja muihin sairauksiin.

Aktiivisen DNA-demetylaatioprosessin mekanismi ja entsyymit pysyivät kauan aikaa tuntemattomina.

Histonien asetylointi

Kromatiinia muodostavia histoneja on suuri joukko translaation jälkeisiä modifikaatioita. 1960-luvulla Vincent Olfrey tunnisti histonien asetyloinnin ja fosforyloinnin monista eukaryooteista.

Histoniasetyloinnilla ja deasetyloinnilla (asetyylitransferaasi) entsyymeillä on rooli transkription aikana. Nämä entsyymit katalysoivat paikallisten histonien asetylointia. Histonideasetylaasit torjutavat transkription.

Asetyloinnin vaikutus on heikentynyt yhteys DNA: n ja histonien välillä johtuen varauksen muutoksesta, jonka seurauksena kromatiini tulee saataville transkriptiotekijöille.

Asetylointi on kemiallisen asetyyliryhmän (aminohappo lysiini) kiinnittyminen vapaaseen kohtaan histonissa. Kuten DNA-metylaatio, lysiinin asetylointi on epigeneettinen mekanismi geeniekspression muuttamiseksi, joka ei vaikuta alkuperäiseen geenisekvenssiin. Templaattia, jolla ydinproteiinien modifikaatiot tapahtuvat, on tullut kutsua histonikoodiksi.

Histonimodifikaatiot ovat perustavanlaatuisesti erilaisia \u200b\u200bkuin DNA-metylaatio. DNA-metylaatio on erittäin vakaa epigeneettinen interventio, joka todennäköisimmin vahvistetaan useimmissa tapauksissa.

Suurin osa histonimodifikaatioista on muuttuvampia. Ne vaikuttavat geeniekspression säätelyyn, kromatiinirakenteen ylläpitämiseen, solujen erilaistumiseen, karsinogeneesiin, kehitykseen geneettiset sairaudet, ikääntyminen, DNA: n korjaus, replikaatio, käännös. Jos histonimodifikaatiot hyödyttävät solua, niin ne voivat kestää melko kauan.

Yksi sytoplasman ja ytimen välisistä vuorovaikutusmekanismeista on transkriptiotekijöiden fosforylointi ja / tai defosforylaatio. Histonit olivat yksi ensimmäisistä proteiineista, joiden fosforylaatio havaittiin. Tämä tehdään käyttämällä proteiinikinaaseja.

Fosforyloidut transkriptiotekijät kontrolloivat geenejä, mukaan lukien geenit, jotka säätelevät solujen lisääntymistä. Tällaisilla modifikaatioilla kromosomaalisten proteiinien molekyyleissä tapahtuu rakenteellisia muutoksia, jotka johtavat kromatiinin toiminnallisiin muutoksiin.

Edellä kuvattujen histonien translaation jälkeisten modifikaatioiden lisäksi on olemassa suurempia proteiineja, kuten ubikitiinia, SUMO, jne., Jotka voidaan kiinnittää kovalenttisen sidoksen avulla kohdeproteiinin sivuaminoryhmiin vaikuttaen niiden aktiivisuuteen.

Epigeneettiset muutokset voivat olla periytyviä (transgeneratiivinen epigeneettinen perintö). Toisin kuin geenitiedoista, epigeneettiset muutokset voidaan kuitenkin tuottaa 3–4 sukupolvessa, ja näitä muutoksia stimuloivan tekijän puuttuessa ne katoavat. Epigeneettisen tiedon siirto tapahtuu meioosin (solun jakautuminen solun kanssa vähentäen kromosomien lukumäärää puoleen) tai mitoosin (solun jako) aikana.

Histonimodifikaatioilla on keskeinen rooli normaaleissa prosesseissa ja sairauksissa.

Sääntelevä RNA

RNA-molekyylit suorittavat monia toimintoja solussa. Yksi niistä on geeniekspression säätely. Sääntelevät RNA: t ovat vastuussa tästä toiminnasta, joihin kuuluvat antisense RNA (aRNA), microRNA (miRNA) ja pienet häiritsevät RNA: t (siRNA)

Eri säätelevien RNA: iden toimintamekanismi on samanlainen ja muodostuu geeniekspression tukahduttamisesta, joka toteutetaan säätelevän RNA: n komplementaarisella kiinnittymisellä mRNA: han, muodostamalla kaksijuosteinen molekyyli (dsRNA). Itsessään dsRNA: n muodostuminen johtaa häiriöihin mRNA: n sitoutumisessa ribosomiin tai muihin sääteleviin tekijöihin, estäen translaation. Dupleksin muodostumisen jälkeen RNA-häiriöilmiön ilmentyminen on myös mahdollista - Dicer-entsyymi havaittuaan kaksisäikeisen RNA: n solussa “leikkaa” sen fragmentteihin. Yksi tällaisen fragmentin (siRNA) ketjuista on sitoutunut RISC-proteiinikompleksiin (RNA: n indusoima äänenvaimennuskompleksi).

RISC-aktiivisuuden seurauksena yksijuosteinen RNA-fragmentti sitoutuu mRNA-molekyylin komplementaariseen sekvenssiin ja saa mRNA: n pilkkoutumaan Argonaute-perheen proteiinilla. Nämä tapahtumat johtavat vastaavan geenin ekspression tukahduttamiseen.

Sääntely-RNA: ien fysiologiset toiminnot ovat monimuotoisia - ne toimivat ontogeneesin pääproteiineina, jotka eivät sisällä proteiineja, täydentävät geenisäätelyn "klassista" kaavaa.

Genominen jäljennös

Henkilöllä on kaksi kappaletta jokaisesta geenistä, joista toinen on peritty äidiltä, \u200b\u200btoinen isältä. Kummankin geenin molemmilla kopioilla on kyky olla aktiivisia missä tahansa solussa. Genominen jäljennös on epigeneettisesti selektiivinen ekspressio vain yhdelle vanhemmilta perimälle alleeligeenille. Genomiominaisuudet vaikuttavat sekä uros- että naispuolisiin jälkeläisiin. Joten, painettu geeni, joka on aktiivinen äidin kromosomissa, tulee olemaan aktiivinen äidin kromosomissa ja ”hiljainen” isänmaassa kaikissa uros- ja naispuolisissa lapsissa. Geenit, joihin tehdään perimän jäljennös, koodaavat pääasiassa alkion ja vastasyntyneen kasvua sääteleviä tekijöitä.

Jäljennös on monimutkainen järjestelmä, joka voi rikkoutua. Jäljennöstä havaitaan monilla potilailla, joilla on kromosomaalinen deleetio (kromosomiosan menetys). On tunnettuja sairauksia, joita esiintyy ihmisillä leimausmekanismin heikentyneen toiminnan vuoksi.

Prions

Viime vuosikymmenen aikana on kiinnitetty huomiota prioneihin, proteiineihin, jotka voivat aiheuttaa perinnöllisiä fenotyyppisiä muutoksia muuttamatta DNA: n nukleotidisekvenssiä. Nisäkkäissä prioniproteiini sijaitsee solun pinnalla. Tietyissä olosuhteissa prioonien normaali muoto voi muuttua, mikä moduloi tämän proteiinin aktiivisuutta.

Wikner ilmaisi luottamuksensa siihen, että tämä proteiiniluokka on yksi monista, jotka muodostavat uuden ryhmän epigeneettisiä mekanismeja, jotka vaativat lisätutkimuksia. Se voi olla normaalissa tilassa ja muuttuneessa tilassa prioniproteiinit voivat levitä, ts. Tulla tarttuviksi.

Prionit löydettiin alun perin uudentyyppisistä tartunta-aineista, mutta nyt he uskovat olevansa yleinen biologinen ilmiö ja ne, jotka ovat uudentyyppisiä proteiinien muodostumiseen tallennettuja tietoja. Prioni-ilmiö perustuu epigeneettiseen perinnöllisyyteen ja geeniekspression säätelyyn translaation jälkeisellä tasolla.

Epigenetics käytännön lääketieteessä

Epigeneettiset modifikaatiot kontrolloivat solujen kaikkia kehitysvaiheita ja toiminnallista aktiivisuutta. Epigeneettisen säätelymekanismin rikkominen liittyy suoraan tai epäsuorasti moniin sairauksiin.

Epigeneettisen etiologian sairauksiin sisältyy jäljennöstauteja, jotka puolestaan \u200b\u200bjaetaan geeni- ja kromosomaalisiin sairauksiin. Yhteensä nosologioita on tällä hetkellä 24.

Geenien jäljennöksen sairauksissa monoalleelinen ilmentyminen havaitaan yhden vanhemman kromosomilokuksissa. Syynä on geenien pistemutaatiot, jotka ilmenevät eri tavalla äidin ja isän alkuperästä riippuen ja johtavat sytosiiniemästen spesifiseen metylaatioon DNA-molekyylissä. Näihin kuuluvat: Prader-Willi-oireyhtymä (poisto isän kromosomissa 15) - ilmenee kraniofakaalisesta dysmorfismista, lyhyestä varttumisesta, liikalihavuudesta, lihasten hypotensioon, hypogonadismista, hypopigmentaatiosta ja henkisestä viivästymisestä; Angelmanin oireyhtymä (äidin 15. kromosomiin sijoitetun kriittisen alueen poisto), jonka tärkeimmät merkit ovat mikrobrakykefaalia, laajentunut alaleuka, ulkoneva kieli, makrostomia, harvinaiset hampaat, hypopigmentaatio; Beckwitt-Wiedemann-oireyhtymä (metylaation rikkominen 11. kromosomin lyhyessä haaroissa), joka ilmenee klassisella triaalla, mukaan lukien makrosomia, omfalocele, makroglossia jne.

Tärkeimpiä epigenomiin vaikuttavia tekijöitä ovat ravitsemus, fyysinen aktiivisuus, toksiinit, virukset, ionisoiva säteily jne. Epigenomin muutokselle erityisen herkkä ajanjakso on synnytystä edeltävä jakso (etenkin kaksi kuukautta raskauden jälkeen) ja ensimmäiset kolme kuukautta syntymän jälkeen. Varhaisessa alkiogeneesissä genomi poistaa suurimman osan aikaisemmista sukupolvista saaduista epigeneettisistä muunnoksista. Ohjelmointiprosessi jatkuu kuitenkin koko elämän ajan.

Tietyntyyppiset kasvaimet, diabetes mellitus, liikalihavuus, keuhkoastma, erilaiset rappeuttavat ja muut sairaudet voidaan viitata sairauksiin, joissa geenisäätelyn rikkominen on osa patogeneesiä.

Syövän epigoneelle on ominaista globaalit muutokset DNA-metylaatiossa, histonimodifikaatiot, samoin kuin muutos kromatiiniä modifioivien entsyymien ekspressioprofiilissa.

Kasvainprosesseille on ominaista inaktivointi avainsuppressorigeenien hypermetylaation avulla ja hypometylaatiolla aktivoimalla joukko onkogeenejä, kasvutekijöitä (IGF2, TGF) ja heterokromatiini-alueilla sijaitsevia liikkuvia toistuvia elementtejä.

Siten 19%: lla munuaisen hypernefroidikasvaimista CpG-saarekkeiden DNA oli hypermetyloitunut, ja rintasyöpään ja ei-pienisoluiseen keuhkosyöpään löydettiin yhteys histoniasetylointitasojen ja kasvaimen suppressorin ilmentymisen välillä - mitä alempi asetylaatiotaso, sitä heikompi geeniekspressio oli.

Tällä hetkellä on kehitetty ja otettu käytännössä käyttöön tuumorin vastaisia \u200b\u200blääkkeitä, jotka perustuvat DNA-metyylitransferaasien aktiivisuuden tukahduttamiseen, mikä johtaa DNA-metylaation vähentymiseen, kasvainsuppressorigeenien aktivoitumiseen ja kasvainsolujen lisääntymisen hidastumiseen. Joten myelodysplastisen oireyhtymän hoitamiseksi kompleksisessa terapiassa käytetään lääkkeitä decitabiini (detsitabiini) ja atsasytidiini (atsasitidiini). Vuodesta 2015 lähtien multippelin myelooman hoidossa yhdessä klassisen kemoterapian kanssa on käytetty panobinostaattia (Panibinostat), joka on histoniasasylaasin estäjä. Kliinisten tutkimusten mukaan näillä lääkkeillä on selvä positiivinen vaikutus potilaiden eloonjäämisasteeseen ja elämänlaatuun.

Muutokset tiettyjen geenien ilmentymisessä voivat tapahtua myös soluun vaikuttavien ympäristötekijöiden seurauksena. Tyypin 2 diabeteksen ja liikalihavuuden kehittymisessä on merkitystä ns. "Taloudellisella fenotyyppipoteesilla", jonka mukaan ravinteiden puute alkion kehityksen aikana johtaa patologisen fenotyypin kehittymiseen. Eläinmalleissa tunnistettiin DNA-alue (lokus Pdx1), jossa aliravitsemuksen vaikutuksesta histoniasetylointitaso laski, kun taas Langerhansin saarekkeiden B-solujen jakautumisen hidastuminen ja heikentynyt erilaistuminen ja tyypin 2 diabeteksen kaltaisen tilan kehittyminen havaittiin.

Myös epigenetiikan diagnostiikkakyky kehittyy aktiivisesti. Uusia tekniikoita, jotka voivat analysoida epigeneettisiä muutoksia (DNA: n metylaatiotaso, miRNA-ekspressio, histonien translaation jälkeiset modifikaatiot jne.), Kuten kromatiini-immunosaostuksella (CHIP), virtaussytometrialla ja laserskannauksella, voidaan analysoida, mikä viittaa siihen, että biomarkkerit havaitaan lähitulevaisuudessa tutkia neurodegeneratiivisia sairauksia, harvinaisia, monitekijöiden sairauksia ja pahanlaatuisia kasvaimia, ja ne otetaan käyttöön laboratoriodiagnostiikan menetelmin.

Joten epigenetiikka kehittyy tällä hetkellä nopeasti. Biologian ja lääketieteen edistyminen liittyy siihen.

Kirjallisuus

1. Ezkurdia I., Juan D., Rodriguez J. M. et ai. Useat todistejaksot viittaavat siihen, että ihmisen proteiineja koodaavia geenejä voi olla jopa 19 000 // Ihmisen molekyyligenetiikka. 2014, 23 (22): 5866-5878.
2. Kansainvälinen ihmisen perimän sekvensointikonsortio. Ihmisen perimän sekvensointi ja analyysi // Luonto. 2001, helmikuu 409 (6822): 860-921.
3. Xuan D., Han Q., Tu Q. et ai. Epigeneettinen modulaatio periodontiitissa: Adiponektiinin ja JMJD3-IRF4-akselin vuorovaikutus makrofagoissa // Journal of Cellular Physiology. 2016, toukokuu; 231 (5): 1090 - 1096.
4. Waddington C. H. Epigenotpye // Endeavor. 1942; 18-20.
5. Bochkov N.P.Kliininen genetiikka. M .: Geotar, Honey, 2001.
6. Jenuwein T., Allis C. D.Histonikoodin kääntäminen // Tiede. 2001 10. elokuuta; 293 (5532): 1074-1080.
7. T. F. Kovalenko Nisäkkäiden genomin metylointi // Molecular Medicine. 2010. Nro 6. P. 21-29.
8. Alice D., Jenewain T., Reinberg D. Epigenetiikka. Moskova: Technosphere, 2010.
9. Taylor P. D., Poston L. Nisäkkäiden liikalihavuuden kehitysohjelmointi // Experemental Physiology. 2006. Nro 92. P. 287 - 298.
10. Lewin B. Geenejä. M .: BINOM, 2012.
11. Plasschaert R. N., Bartolomei M. S. Genominen jäljennös kehityksessä, kasvussa, käyttäytymisessä ja kantasoluissa // Kehitys. 2014, toukokuu; 141 (9): 1805 - 1813.
12. Wickner R. B., Edskes H. K., Ross E. D.et ai. Prionigenetiikka: uudet säännöt uudentyyppiselle geenille // Annu Rev Genet. 2004; 38: 681 - 707.
13. Mutovin G. R. Kliininen genetiikka. Perinnöllisen patologian genomiikka ja proteomiikka: oppikirja. korvaus. 3. painos, rev. ja lisää. 2010.
14. Romantsova T. I.Lihavuus epidemia: ilmeiset ja todennäköiset syyt // Lihavuus ja aineenvaihdunta. 2011, nro 1, s. 1-15.
15. Bégin P., Nadeau K. C. Astman ja allergisen sairauden epigeneettinen säätely // Allergia Astma Clin Immunol. 2014, 28. toukokuuta; 10 (1): 27.
16. Martínez J. A., Milagro F. I., Claycombe K. J., Schalinske K. L. Epigenetics rasvakudoksessa, liikalihavuus, laihtuminen ja diabetes // Ravitsemuksen edistyminen. 2014, 1. tammikuuta; 5 (1): 71 - 81.
17. Dawson M. A., Kouzarides T. Syövän epigenetiikka: mekanismista terapiaan // Solu. 2012, 6. heinäkuuta; 150 (1): 12 - 27.
18. Kaminskas E., Farrell A., Abraham S., Baird A. Hyväksyntäyhteenveto: atsasitidiini myelodysplastisen oireyhtymän alatyyppien hoitoon // Clin Cancer Res. 2005, 15. toukokuuta; 11 (10): 3604-3608.
19. Laubach J. P., Moreau P., San-Miguel J. F., Richardson P. G. Panobinostaatti multippelin myelooman hoitoon // Clin Cancer Res. 2015, 1. marraskuuta; 21 (21): 4767 - 4773.
20. Bramswig N. C., Kaestner K. H. Epigenetics ja diabeteksen hoito: realisoimaton lupaus? // Trends Endocrinol Metab. 2012, kesäkuu; 23 (6): 286 - 291.
21. Sandovici I., Hammerle C. M., Ozanne S. E., Constância M. Endokriinisen haiman kehitys- ja ympäristöepigeneettinen ohjelmointi: vaikutukset tyypin 2 diabetekseen // Cell Mol Life Sci. 2013, toukokuu; 70 (9): 1575 - 1595.
22. Szekvolgyi L., Imre L., Minh D. X. et ai. Virtaussytometriset ja laserskannausmikroskooppiset lähestymistavat epigenetiikan tutkimuksessa // Menetelmät Mol Biol. 2009; 567: 99 - 1111.

V. V. Smirnov 1, lääketieteiden tohtori, professori
G. E. Leonov

FSBEI RNIMU heissä. N. I. Pirogova, Venäjän federaation terveysministeriö, Moskova

Epigenetics on genetiikan haara, josta on viime aikoina tullut itsenäinen tutkimuskenttä. Mutta tänään tämä nuori dynaaminen tiede tarjoaa vallankumouksellisen kuvan elävien järjestelmien kehityksen molekyylimekanismeista.

Yksi rohkeimmista ja inspiroivimmista epigeneettisistä hypoteesista, jonka mukaan monien geenien aktiivisuuteen vaikuttaa ulkopuolelta, on nyt löytämässä vahvistusta monissa malleilla tehdyissä kokeissa. Tutkijat ovat varovaisia \u200b\u200bkommentoidessaan tulostaan, mutta eivät sulje sitä pois Homo sapiens ei täysin riippuvainen perinnöllisyydestä, mikä tarkoittaa, että se voi tarkoituksenmukaisesti vaikuttaa siihen.

Jos tiedemiehet ovat oikeassa ja he pystyvät löytämään avaimet geeninhallinnan mekanismeihin, pitkällä aikavälillä ihminen altistuu kehossa tapahtuville fysikaalisille prosesseille. Ikääntyminen voi hyvinkin olla heidän joukossa.

Kuvassa 1 rNA-häiriömekanismi.

DsRNA-molekyylit voivat olla RNA-hiusneula tai kaksi parillista RNA-juostetta, jotka ovat komplementaarisia toisilleen.
Pitkät dsRNA-molekyylit leikataan (prosessoidaan) solussa lyhyiksi Dicer-entsyymin avulla: yksi sen domeeneista sitoutuu spesifisesti dsRNA-molekyylin päähän (merkitty tähdellä), kun taas toinen tuottaa katkoksia (merkitty valkoisilla nuolilla) molemmissa dsRNA-ketjuissa.

Seurauksena muodostuu kaksijuosteinen RNA: n 20-25 nukleotidin pituinen (siRNA), ja Dicer etenee seuraavaan dsRNA: n pilkkomisjaksoon sitoutuen sen vasta muodostettuun päähän.

Nämä siRNA: t voidaan sisällyttää kompleksiin, joka sisältää argonaute-proteiinia (AGO). Yksi siRNA-juosteista kompleksissa AGO-proteiinin kanssa löytää solusta komplementaarisen lähetti-RNA (mRNA) -molekyylin. AGO leikkaa kohde-mRNA-molekyylit aiheuttaen mRNA: n hajottavan tai lopettavan mRNA: n translaation ribosomilla. Lyhyet RNA: t voivat myös estää heille homologisen geenin transkription (RNA-synteesi) ytimen nukleotidisekvenssissä.
(piirustus, kaavio ja kommentti / lehti "Luonto" nro 1, 2007)

Muut, vielä tuntemattomat, mekanismit ovat mahdollisia.
Epigeneettisen ja geneettisen perintömekanismin erona on niiden stabiilisuus, vaikutusten toistettavuus. Geneettisesti määritetyt piirteet voivat lisääntyä toistaiseksi, kunnes vastaavassa geenissä tapahtuu tietty muutos (mutaatio).
Tiettyjen ärsykkeiden aiheuttamat epigeneettiset muutokset toistuvat yleensä solusukupolvien sarjassa yhden organismin elämässä. Kun ne siirretään seuraavalle sukupolvelle, niin enintän 3-4 sukupolvea voidaan tuottaa uudelleen, ja sitten, jos heitä indusoinut ärsyke katoaa, ne katoavat vähitellen.

Kuinka se näyttää molekyylitasolta? Epigeneettiset markkerit, kuten näitä kemiallisia komplekseja kutsutaan yleisesti, ei löydy nukleotideista, jotka muodostavat DNA-molekyylin rakennejärjestyksen, mutta tietyt signaalit on suoraan vangittu niihin?

Melko oikein. Epigeneettiset markkerit eivät todellakaan ole nukleotideissa, mutta päällä niistä (metylaatio) tai OUT niistä (kromatiinihistonien asetylointi, mikroRNA: t).
Se, mitä tapahtuu, kun nämä merkinnät siirretään seuraavalle sukupolvelle, selitetään parhaiten käyttämällä joulukuusia analogisena. Sukupolvelta toiselle kulkevat "lelut" (epigeneettiset merkinnät) poistetaan kokonaan siitä, kun blastokystää muodostuu (8-soluinen alkio), ja sitten implantointiprosessin aikana ne "laitetaan" samoihin paikkoihin, joissa ne olivat ennen. Tämä on ollut tiedossa jo kauan. Mutta se, mikä on tullut viime aikoina tunnetuksi ja joka käänsi täysin näkemyksemme biologiasta, liittyy tietyn organismin elinkaaren aikana hankittuihin epigeneettisiin muunnoksiin.

Esimerkiksi, jos organismi on jonkin tietyn vaikutuksen alainen (lämpöisku, nälkä jne.), Epgenettiset muutokset indusoituvat vakaasti (”uuden lelun ostaminen”). Kuten aikaisemmin ehdotettiin, tällaiset epigeneettiset markkerit poistetaan jäljetä hedelmöityksen ja alkion muodostumisen aikana, joten niitä ei siirretä jälkeläisille. Kävi ilmi, että tämä ei ole niin. Useissa viime vuosien teoksissa yhden sukupolven edustajien ympäristörasitusten aiheuttamat epigeneettiset muutokset löytyivät 3-4 seuraavan sukupolven edustajilta. Tämä osoittaa hankittujen hahmojen perintömahdollisuuden, jota viime aikoihin asti pidettiin ehdottoman mahdottomana.

Mitkä ovat tärkeimmät epigeneettisiä muutoksia aiheuttavat tekijät?

Nämä ovat kaikki tekijöitä, jotka vaikuttavat herkissä (herkissä) kehitysvaiheissa. Ihmisillä tämä on koko kohdunsisäisen kehityksen aikajakso ja kolme ensimmäistä kuukautta syntymän jälkeen. Tärkeimpiä ovat ravitsemus, virusinfektiot, äidin tupakointi raskauden aikana, D-vitamiinin riittämätön tuotanto (insolaatiolla), äidin stressi.
Toisin sanoen ne lisäävät kehon sopeutumista muuttuviin olosuhteisiin. Ja mitä "sanansaattajia" on ympäristötekijöiden ja epigeneettisten prosessien välillä - toistaiseksi kukaan ei tiedä.

Mutta lisäksi on todisteita siitä, että "herkein" ajanjakso, jonka aikana tärkeimmät epigeneettiset muutokset ovat mahdollisia, on perikonseptuaalinen (kaksi ensimmäistä kuukautta hedelmöityksen jälkeen). On mahdollista, että kohdennetut toimenpiteet epigeneettisiin prosesseihin jo ennen hedelmöittymistä, eli itusoluissa, jo ennen tsygootin muodostumista, voivat olla tehokkaita. Epigenomi pysyy kuitenkin melko plastisena alkion kehitysvaiheen päätyttyäkin; jotkut tutkijat yrittävät korjata sen myös aikuisilla.

Esimerkiksi Min Joo Fan ( Ming Zhu Fang) ja hänen kollegansa Rutgersin yliopistosta New Jerseestä (USA) havaitsivat, että aikuisilla, tietyn vihreän teen komponentin (antioksidantti epigallokatekiingallaatti (EGCG)) avulla, on mahdollista aktivoida tuumorin suppressorigeenit (suppressorit) DNA-demetylaatiolla.

Nyt Yhdysvalloissa ja Saksassa noin kymmenkunta lääkekehitystä on jo kehitteillä, perustuen viimeaikaisiin epigenetiikkaa koskeviin tutkimuksiin syövän diagnosoinnissa.
Mitkä ovat epigenetiikan avainkysymykset nyt? Kuinka heidän ratkaisu voi edetä ikääntymisen mekanismien (prosessin) tutkimista?

Uskon, että ikääntymisprosessi on luonnostaan \u200b\u200bepigeneettinen (”ontogeneesin vaihe”). Tämän alan tutkimus aloitettiin vasta viime vuosina, mutta jos niitä kruunaa menestys, ehkä ihmiskunta saa uuden tehokkaan välineen taudin torjuntaan ja elämän pidentämiseen.
Avainkysymyksiä ovat nyt sairauksien (esimerkiksi syöpä) epigeneettinen luonne ja uusien lähestymistapojen kehittäminen niiden ehkäisyyn ja hoitoon.
Jos on mahdollista tutkia ikään liittyvien sairauksien molekulaarisia epigeneettisiä mekanismeja, on mahdollista onnistuneesti torjua niiden kehitystä.

Itse asiassa esimerkiksi toimiva mehiläinen elää 6 viikkoa ja mehiläinen - 6 vuotta.
Täydellisellä geneettisellä identiteetillä ne eroavat toisistaan \u200b\u200bvain siinä suhteessa, että tulevaa kuningatar mehiläistä ruokitaan kehityksen aikana mesilashyytelöllä useita päiviä enemmän kuin tavallisella toimivalla mehiläisellä.

Seurauksena on, että näiden mehiläisten kasettien edustajat kehittävät hieman erilaisia \u200b\u200bepigenotyyppejä. Ja huolimatta ulkoisesta ja biokemiallisesta samankaltaisuudesta, heidän elämänsä kesto vaihtelee 50 kertaa!

60-luvun tutkimuksen aikana osoitettiin, että se vähenee iän myötä. Mutta ovatko tutkijat kyenneet etenemään vastaamaan kysymykseen: miksi näin tapahtuu?

On monia teoksia, jotka osoittavat, että ikääntymisen ominaisuudet ja nopeus riippuvat varhaisen ontogeneesin olosuhteista. Suurin osa liittää tämän tarkalleen epigeneettisten prosessien korjaamiseen.

DNA: n metylaatio vähenee ikän myötä, miksi näin tapahtuu, ei vielä tiedä. Yksi versioista on, että tämä on seurausta sopeutumisesta, kehon yrityksestä sopeutua sekä ulkoisiin rasituksiin että sisäiseen "ylätaiteen" ikääntymiseen.

On mahdollista, että ikään liittyvän demetylaation aikana mukana oleva DNA on ylimääräinen mukautuva resurssi, yksi vitaukt-prosessin ilmenemismuodoista (kuten erinomainen gerontologi Vladimir Veniaminovich Frolkis kutsui sitä) - fysiologinen prosessi, joka estää ikääntymistä.

Muutosten tekemiseksi geneettisellä tasolla on välttämätöntä tunnistaa ja korvata mutatoitunut DNA: n "kirjain", siellä voi olla osa geenejä. Toistaiseksi lupaavin tapa suorittaa tällainen toiminta on bioteknologia. Mutta toistaiseksi tämä on kokeellinen suunta, eikä siinä ole vielä erityisiä läpimurtoja. Metylointi on muovisempaa prosessia, sitä on helpompi muuttaa, myös farmakologisten lääkkeiden avulla. Onko mahdollista oppia hallitsemaan selektiivisesti? Mitä vielä on tehtävä tämän saavuttamiseksi?

Metyloituminen on epätodennäköistä. Se on epäspesifinen, se vaikuttaa kaikkeen "irtotavarana". Voit opettaa apinan lyömään pianon näppäimiä, ja hän soittaa häneltä kovia ääniä, mutta hän ei todennäköisesti suorita Moonlight-sonaattia. Vaikka on esimerkkejä siitä, että metylaatiota käyttämällä oli mahdollista muuttaa kehon fenotyyppi. Tunnetuin esimerkki on hiirillä, jotka kantavat mutanttia agouti-geeniä (olen jo siteeranut sitä). Näissä hiirissä tapahtui palautuminen turkin normaaliin väriin, koska "viallinen" geeni "sammutettiin" heissä metyloinnin takia.

Mutta geenien ilmentymiseen on mahdollista vaikuttaa selektiivisesti, ja häiritsevät RNA: t ovat täydelliset tähän, jotka toimivat erittäin spesifisesti, vain "omista". Tällainen työ on jo käynnissä.

Esimerkiksi äskettäin amerikkalaiset tutkijat siirsivät ihmisen tuumorisoluja hiiriin, joilla oli tukahdutettu immuunijärjestelmä, joka pystyi lisääntymään ja metastasoimaan vapaasti immuunipuutoshiirissä. Tutkijat onnistuivat määrittämään metastaattisissa soluissa ekspressoidut ja saatuaan syntetisoiduna asianmukaisen häiritsevän RNA: n ja injektoimalla sen hiiriin, estämään "syöpä" -lähentäjä-RNA: n synteesi ja vastaavasti tukahduttamaan kasvaimen kasvun ja etäpesäkkeet.

Eli nykyaikaisen tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että epigeneettiset signaalit ovat perustana elävissä organismeissa tapahtuville erilaisille prosesseille. Millaisia \u200b\u200bhe ovat? Mitkä tekijät vaikuttavat niiden muodostumiseen? Pystyvätkö tutkijat salaamaan nämä signaalit?

Signaalit voivat olla hyvin erilaisia. Kehityksen ja stressin aikana nämä ovat ensisijaisesti hormonaalisia signaaleja, mutta on näyttöä siitä, että jopa tietyn taajuuden matalataajuisen sähkömagneettisen kentän vaikutus, jonka intensiteetti on miljoona (!) Kertaa pienempi kuin luonnollisen sähkömagneettisen kentän, voi johtaa lämpöšokkiproteiinien (HSP70) geenien ilmentymiseen soluviljelmässä kenttiä. Tässä tapauksessa tämä kenttä ei tietenkään toimi "energisesti", vaan on eräänlainen signaalin "laukaisija", joka "laukaisee" geeniekspression. Paljon on edelleen salaperäistä.

Esimerkiksi äskettäin avattu sivullisen vaikutus("Sivullisen vaikutus").
Lyhyesti sanottuna sen ydin on seuraava. Kun säteilytämme soluviljelmää, niillä on laaja reaktioalue, kromosomaalisista poikkeavuuksista radioadaptiivisiin reaktioihin (kyky kestää suuria säteilyannoksia). Mutta jos poistamme kaikki säteilytetyt solut ja siirrämme jäljellä olevaan ravintoalustaan \u200b\u200bmuita säteilyttämättömiä, ne ilmentävät samoja reaktioita, vaikka kukaan ei säteilyttänyt niitä.

Oletetaan, että säteilytetyt solut vapauttavat väliaineeseen joitain epigeneettisiä "signaloivia" tekijöitä, jotka aiheuttavat samanlaisia \u200b\u200bmuutoksia säteilyttämättömissä soluissa. Mikä on näiden tekijöiden luonne - kukaan ei vielä tiedä.

Korkeat odotukset elämänlaadun ja elinajanodotteen parantamiseksi liittyvät kantasolujen tutkimuksen tieteelliseen kehitykseen. Pystyykö epigenetiikka täyttämään sen solujen uudelleenohjelmointiin esittämät toiveet? Onko tähän olemassa vakavia edellytyksiä?

Jos kehitetään luotettava menetelmä somaattisten solujen "epigeneettiseksi uudelleenohjelmoimiseksi" kantasoluiksi, siitä tulee varmasti biologian ja lääketieteen vallankumous. Toistaiseksi tähän suuntaan on otettu vain ensimmäiset askeleet, mutta ne ovat rohkaisevia.

Kuuluisa maksiimi: ihminen on mitä hän syö. Mitä vaikutuksia ruoalla on meidän tuotteihimme? Esimerkiksi Melbournen yliopiston geneetikot, jotka tutkivat solumuistin mekanismeja, havaitsivat, että solu varastoi yhden sokeriannoksen saatuaan sopivan kemiallisen merkinnän useita viikkoja.

Siellä on jopa erityinen osa epigenetiikkaa - Ravitsemuksellinen epigenetics, joka käsittelee erityisesti kysymystä epigeneettisten prosessien riippuvuudesta ravintoominaisuuksista. Nämä piirteet ovat erityisen tärkeitä organismin kehityksen varhaisessa vaiheessa. Esimerkiksi, kun vauvaa ruokitaan ei äidinmaidolla, vaan lehmänmaitoon perustuvilla kuivalla ravintoseoksilla, kehon soluissa tapahtuu epigeneettisiä muutoksia, jotka kiinnittymällä painatusmekanismilla johtavat ajan kuluessa autoimmuuniprosessin alkamiseen haiman beeta-soluissa ja seurauksena tyypin I diabetes.

Kuvassa 1 diabeteksen kehitys (kuva lisääntyy painettaessa kohdistinta). Autoimmuunisairauksissa, kuten tyypin 1 diabetes, ihmisen immuunijärjestelmä hyökkää omiin elimiin ja kudoksiin.
Jotkut auto-vasta-aineista alkavat tuottaa kehossa kauan ennen kuin sairauden ensimmäiset oireet ilmestyvät. Niiden tunnistaminen voi auttaa arvioimaan taudin kehittymisriskiä.
(kuva lehden "TIETEEN MAAILMASSA", heinäkuu 2007, nro 7)

Ja riittämätön (kalorirajoitettu) ravitsemus sikiön kehityksen aikana on suora tie liikalihavuuteen aikuisen iässä ja tyypin II diabetekseen.

Tämä tarkoittaa, että henkilö on edelleen vastuussa paitsi itsestään, myös jälkeläisistään: lapsista, lapsenlapsista, lapsenlapsista?

Kyllä, tietenkin, ja paljon enemmän kuin aiemmin ajateltiin.

Mikä on epigeneettinen komponentti ns. Genomisessa jäljennöksessä?

Genomisella jäljennöksellä sama geeni ilmenee fenotyyppisesti eri tavalla riippuen siitä, siirretäänkö se isille vai äidille jälkeläisiin. Eli jos geeni periytyy äidiltä, \u200b\u200bniin se on jo metyloitunut eikä sitä ekspressoida, kun taas isältä peritty geeni ei ole metyloitunut ja ekspressoituu.

Aktiivimmin tutkittu genominen jäljennös kehitettäessä erilaisia \u200b\u200bperinnöllisiä sairauksia, jotka leviävät vain tietyn sukupuolen esi-isiltä. Esimerkiksi Huntingtonin taudin nuoruusiomuoto ilmenee vasta, kun mutanttialleeli periytyy isältä ja atrofinen myotonia äidiltä.
Ja tämä huolimatta siitä, että nämä sairaudet aiheuttavat ihmiset ovat täysin samoja riippumatta siitä, ovatko ne perineet isältä vai äidiltä. Erot ovat ”epigeneettisessä taustassa” johtuen niiden esiintymisestä äidin tai päinvastoin isän organismeissa. Toisin sanoen heillä on vanhemman sukupuolen "epigeneettinen jälki". Kun ruumiista löytyy tietyn sukupuolen esi-isä, he metyloidaan (toiminnallisesti tukahdutetaan), kun taas toinen demetyloidaan (ilmaistaan \u200b\u200bvastaavasti), ja jälkeläiset perivät samassa tilassa, mikä johtaa (tai ei) tiettyjen sairauksien esiintymiseen.

Olet tutkinut säteilyn vaikutuksia kehossa. Pienillä säteilyannoksilla tiedetään olevan myönteinen vaikutus hedelmäkärpästen eliniään. Kukkakärpänen. Onko mahdollista kehittää ihmiskehoa pieninä annoksina? Aleksanteri Mihailovitš Kuzin, jonka hän ilmaisi viimeisen vuosisadan 70-luvulla, annokset, jotka ovat noin suuruusluokkaa suuremmat kuin taustalla olevat, johtavat stimuloivaan vaikutukseen.

Esimerkiksi Keralassa taustataso ei ole 2, vaan 7,5 kertaa korkeampi kuin "keskimäärin Intian" taso, mutta ei syöpien esiintyvyys eikä kuolleisuus siitä poikkea Intian yleisestä väestöstä.

(Katso esimerkiksi viimeisin aiheesta: Nair RR, Rajan B, Akiba S, Jayalekshmi P, Nair MK, Gangadharan P, Koga T, Morishima H, Nakamura S, Sugahara T. Taustasäteilyn ja syövän ilmaantuvuus Keralassa, Intiassa. Karanagappally kohorttitutkimus. Terveys Phys. 2009 tammikuu; 96 (1): 55-66)

Yhdessä tutkimuksessa analysoit tietoja vuosina 1990-2000 kuolleiden 105 tuhannen kiinalaisen syntymä- ja kuolemispäivästä. Mitä päätelmiä tehtiin?

Suurin oli vuoden lopussa (etenkin joulukuussa) syntyneiden ihmisten elinajanodote, lyhyin ”huhti-heinäkuussa”. Kuukauden keskimääräisen vähimmäis- ja enimmäisarvon erot olivat erittäin suuret ja olivat miehillä 2,6 vuotta ja naisilla 2,3 vuotta. Tuloksemme osoittavat, että kuinka kauan ihminen elää, riippuu suuresti sen vuoden vuodenajasta, jonka aikana hän syntyi.

Onko saatuja tietoja mahdollista soveltaa?

Mitkä olisivat suositukset? Esimerkiksi raskaaksi lapset keväällä (mieluiten maaliskuussa), jotta he olisivat mahdollisia satavuotiaita? Mutta tämä on järjetöntä. Luonto ei anna kaikkea kaikkea, mutta ei toiselle. Joten "kausiohjelmoinnilla". Esimerkiksi monissa maissa (Italia, Portugali, Japani) suoritetuissa tutkimuksissa kävi ilmi, että myöhään keväällä - alkukesällä (tietojemme mukaan "lyhytikäiset") syntyneillä koululaisilla ja opiskelijoilla on korkeimmat älylliset kyvyt. Nämä tutkimukset osoittavat "sovellettujen" suositusten turhaa merkitystä lasten syntymän suhteen vuoden tietyinä kuukausina. Mutta nämä teokset ovat tietenkin vakava syy "ohjelmoinnin" määrittävien mekanismien tieteelliseen jatkotutkimukseen, samoin kuin näiden mekanismien suunnatun korjaamisen keinojen etsimiseen elämän jatkamiseksi tulevaisuudessa.

Yksi Venäjän epigenetiikan pioneereista, Moskovan valtionyliopiston professori Boris Vanyushin kirjoitti teoksessaan "Epigenetian tai pienten muutosten toteuttaminen suurilla seurauksilla", että kulunut vuosisata oli genetiikan aikakausi ja nykyinen on epigenetiikan aikakausi.

Mikä antaa mahdollisuuden arvioida epiginetiikan asemaa niin optimistisesti?

Ihmisgenomiohjelman päätyttyä tiedeyhteisö järkyttyi: kävi ilmi, että ihmisen rakennetta ja toimintaa koskevat tiedot ovat noin 30 tuhatta geeniä (erilaisten arvioiden mukaan tämä on vain noin 8-10 megatavua tietoa). Epigenetian alalla työskentelevät asiantuntijat kutsuvat sitä "toiseksi tietojärjestelmäksi" ja uskovat, että kehon kehityksen ja elintärkeän toiminnan hallintaan tarkoitettujen epigeneettisten mekanismien tulkitseminen johtaa biologian ja lääketieteen vallankumoukseen.

Esimerkiksi useissa tutkimuksissa on jo pystytty tunnistamaan tyypilliset kuviot näissä kuvissa. Niiden perusteella lääkärit voivat diagnosoida syövän muodostumisen varhaisessa vaiheessa.
Mutta onko tällainen hanke toteutettavissa?

Kyllä, tietenkin, vaikka se on erittäin kallista ja tuskin toteutettavissa kriisin aikana. Mutta pitkällä tähtäimellä - melko.

Vuodesta 1970, Vanyushin ryhmä lehdessä ”Nature” julkaistut tiedot siitä, mikä sääntelee solujen erilaistumista, mikä johtaa eroihin geenien ilmentymisessä. Ja puhuit siitä. Mutta jos jokaisessa solussa oleva organismi sisältää saman genomin, niin kunkin solutyypin epigenomilla on oma vastaavasti, ja DNA metyloidaan eri tavalla. Koska ihmisten kehon solutyyppejä on noin kaksisataa viisikymmentä, tiedon määrä voi olla valtava.

Siksi projektia "Human Epigenome" on erittäin vaikea (vaikkakaan ei toivoton) toteuttaa.

Hän uskoo, että vähämerkityksisimmillä ilmiöillä voi olla valtava vaikutus ihmisen elämään: "Jos ympäristö on tällainen rooli genomimme muuttamisessa, sitten meidän on rakennettava silta biologisten ja sosiaalisten prosessien välille. Se muuttaa ehdottomasti tapaamme tarkastella asioita. "

Onko kaikki niin vakavaa?

Varma. Nykyään epigenetiikan uusimpien löytöjen yhteydessä monet tutkijat puhuvat monien säännösten kriittisen uudelleentarkastelun tarpeesta, jotka näyttivät joko järkyttämättömiltä tai ikuisesti hylätyiltä, \u200b\u200bja jopa tarpeesta muuttaa biologian perusparadiodeja. Tällainen ajattelun vallankumous voi tietenkin vaikuttaa merkittävimmällä tavalla ihmisen elämän kaikkiin puoliin, maailmankatsomuksesta ja elämäntavasta biologian ja lääketieteen löytöjen räjähdykseen.

Tietoja fenotyypistä sisältyy paitsi genomiin, myös epigenomiin, joka on muovia ja voi, muuttuessaan tiettyjen ympäristöärsykkeiden vaikutuksesta, vaikuttaa geenien ilmentymiseen - SAATTAA MOLEKULAARISEN BIOLOGINEN KESKITUNKOON, MITEN MITÄ TIETOJEN STREAM ON VAIN DNA: N EI VERSIO.
Varhaisessa ontogeneesissä indusoidut epigeneettiset muutokset voidaan korjata painatusmekanismilla ja muuttaa ihmisen koko seuraavaa kohtaloa (mukaan lukien psykotyyppi, aineenvaihdunta, alttius sairauksille jne.) - ZODIACAL ASTROLOGIA.
Syynä evoluutioon luonnollisella valinnalla valittujen satunnaisten muutosten (mutaatioiden) lisäksi on suunnattuja, adaptiivisia muutoksia (epimutaatioita) - ranskalaisen filosofin (Nobel-palkinnon saaja kirjallisuudessa, 1927) Henri BERGSON CREATIVE EVOLUTION -KONSEPTI.
Epimutaatioita voidaan siirtää esi-isiltä jälkeläisille - HANKITTUJEN OMINAISUUSTEN PERUSTAMINEN, LAMARKISMA.

Mitkä ovat ajankohtaisia \u200b\u200bkysymyksiä, joihin on vastattava lähitulevaisuudessa?

Kuinka monisoluinen organismi kehittyy, mikä on signaalien luonne, jotka määrittävät niin tarkasti kehon eri elinten esiintymisajan, rakenteen ja toiminnan?

Onko mahdollista muuttaa organismeja haluttuun suuntaan vaikuttamalla epigeneettisiin prosesseihin?

Voidaanko epigeneettisiä prosesseja säätämällä estää epigeneettisten sairauksien, kuten diabeteksen ja syövän, kehittyminen?

Mikä on epigeneettisten mekanismien merkitys ikääntymisprosessissa, voivatko ne auttaa pidentämään elämää?

Onko mahdollista, että aikamme selittämättömät elävien järjestelmien evoluutiokuviot (evoluutio "ei ole Darwinin mukaan") selitetään epigeneettisten prosessien osallistumisella?

Luonnollisesti tämä on vain henkilökohtainen listani, se voi vaihdella muiden tutkijoiden kohdalla.