Apa itu epigenetika? Kunci pemahaman

Seberapa pentingkah DNA. Kode genetik adalah bagian penting dari kehidupan, bahwa dalam kasus manusia itu menyimpan informasi yang memungkinkan organisme untuk berkembang di antara hampir 20.000 gen yang membentuk genom. Semua sel dalam tubuh yang sama memiliki DNA yang sama.

Jadi bagaimana mungkin mereka bertindak berbeda? Atau lebih tepatnya, bagaimana neuron adalah neuron dan bukan hepatosit, jika mereka menyajikan DNA yang sama? Jawabannya terletak pada epigenetik.

• Artikel terkait: "Genetika dan perilaku: apakah gen menentukan bagaimana kita bertindak?"

Apa itu epigenetik??

Meskipun mengandung informasi, rantai asam deoksiribonukleat bukanlah segalanya, karena ada komponen penting yang merupakan lingkungan. Di sinilah istilah epigenetik, "tentang genetika" atau "selain genetika".

Ada faktor-faktor di luar kode genetik yang mengatur ekspresi gen yang berbeda, tetapi selalu menjaga urutan DNA tetap utuh. Ini adalah mekanisme yang memiliki relevansinya: jika semua gen aktif pada saat yang sama itu tidak akan ada gunanya, untuk itu diperlukan kontrol terhadap ekspresi..

Istilah epigenetika diciptakan oleh ahli genetika Skotlandia Conrad Hal Waddington pada tahun 1942 untuk merujuk studi tentang hubungan gen dan lingkungan.

Sebuah cara sederhana untuk memahami epigenesis diberikan kepada saya oleh seorang teman baik dengan contoh ini: jika kita berpikir bahwa DNA adalah perpustakaan, gen adalah buku dan ekspresi genetik adalah pustakawan. Tapi perpustakaan itu sendiri, debu, rak, api ... segala sesuatu yang mencegah atau membantu pustakawan mengakses buku adalah epigenetik.

Kenyataannya adalah itu Genom manusia terdiri dari lebih dari 20.000 gen, tetapi ini tidak selalu aktif secara bersamaan. Bergantung pada jenis selnya, pada tahap perkembangan apa organisme atau bahkan lingkungan tempat individu itu hidup, akan ada beberapa gen aktif dan yang lain tidak. Kehadiran sekelompok protein yang bertanggung jawab untuk mengendalikan ekspresi gen tanpa mengubah urutan DNA, yaitu tanpa menyebabkan mutasi atau translokasi, misalnya, memungkinkan ini.

Mengetahui epigenome

Konsep epigenome lahir sebagai konsekuensi dari penampilan epigenetika, dan tidak lebih dari semua komponen yang merupakan bagian dari regulasi ekspresi gen ini..

Berbeda dengan genom, yang tetap stabil dan tidak berubah sejak lahir hingga usia tua (atau seharusnya), epigenom bersifat dinamis dan variabel. Sepanjang perkembangan itu berubah, dapat dipengaruhi oleh lingkungan, dan itu tidak sama sesuai dengan jenis sel. Untuk memberikan efek lingkungan, telah terlihat bahwa mengkonsumsi tembakau memiliki dampak negatif pada epigenome, yang mendukung munculnya kanker..

Sebelum melanjutkan, tinjauan singkat genetika diperlukan untuk memahami tujuan DNA. Kode genetik mengandung gen, tetapi untuk alasan itu tidak ada konsekuensi. Secara umum, perlu bahwa suatu kompleks protein disebut RNA polimerase "membaca" gen ini dan menyalinnya untuk jenis lain dari rantai asam nukleat yang disebut "messenger RNA" (mRNA), yang hanya terdiri dari fragmen gen yang dibaca.

Adalah perlu bahwa RNA yang diperoleh diterjemahkan ke dalam produk akhir, yang tidak lain adalah protein, yang dibentuk oleh kompleks molekul lain yang dikenal sebagai ribosom, yang mensintesis protein dari mRNA. Setelah jelas cara kerjanya, saya melanjutkan.

Mekanisme epigenetik

DNA adalah struktur yang sangat besar, yang dalam kasus manusia memiliki panjang hampir dua meter, jauh lebih besar dari diameter sel mana pun..

Alam bijak dan menemukan metode untuk secara drastis mengurangi ukuran dan mengemasnya di dalam inti sel: terima kasih protein struktural yang disebut "histones", yang dikelompokkan menjadi delapan kelompok untuk membentuk nukleosom, mendukung rantai DNA untuk membungkusnya dan memfasilitasi pelipatan.

Rantai DNA tidak memadat sepenuhnya, meninggalkan lebih banyak bagian bebas bagi sel untuk menjalankan fungsinya. Yang benar adalah bahwa melipat membuat pembacaan gen oleh RNA polimerase sulit, sehingga tidak selalu dilipat dengan cara yang sama di sel yang berbeda. Dengan tidak mengizinkan akses ke RNA polimerase, Anda melakukan kontrol atas ekspresi gen tanpa mengubah urutannya.

Akan sangat sederhana jika hanya ini, tetapi epigenome Itu juga memanfaatkan penanda kimia. Yang paling dikenal adalah metilasi DNA, yang terdiri dari pengikatan gugus metil (-CH3) dengan asam deoksiribonukleat. Tanda ini, tergantung pada penempatannya, dapat menstimulasi pembacaan gen dan mencegahnya agar tidak dicapai oleh RNA polimerase..

Apakah epigenom diwarisi?

Genom, yang tidak berubah-ubah, diwariskan dari masing-masing orang tua individu. Tetapi apakah hal yang sama terjadi dengan epigenom? Topik ini telah membawa banyak kontroversi dan keraguan.

Ingat bahwa, tidak seperti kode genetik, epigenom bersifat dinamis. Ada kelompok ilmiah yang yakin bahwa itu juga diwariskan, dan contoh yang paling sering muncul adalah kasus sebuah desa di Swedia di mana cucu kakek nenek yang mengalami kelaparan hidup lebih lama, seolah-olah itu adalah hasil dari epigenetika.

Masalah utama dari jenis studi ini adalah bahwa mereka tidak menggambarkan proses, tetapi hanya dugaan tanpa demonstrasi yang memecahkan keraguan..

Adapun mereka yang percaya bahwa epigenom tidak diwariskan, mereka didasarkan pada studi yang mengungkapkan keluarga gen yang fungsi utamanya adalah restart epigenome di zygote. Namun, penelitian yang sama menjelaskan bahwa epigenom tidak memulai kembali sepenuhnya, tetapi 5% gen lolos dari proses ini, membiarkan pintu kecil tetap terbuka.

Pentingnya epigenetik

Pentingnya yang sedang diberikan untuk mempelajari epigenetik adalah bahwa itu bisa menjadi cara untuk itu menyelidiki dan memahami proses kehidupan seperti penuaan, proses mental atau sel induk.

Bidang di mana hasil lebih banyak diperoleh adalah dalam pemahaman biologi kanker, mencari target untuk menghasilkan terapi farmakologis baru untuk melawan penyakit ini.

Penuaan

Seperti yang disebutkan sebelumnya dalam teks, epigenom di setiap sel berubah sesuai dengan tahap perkembangan di mana orang tersebut berada.

Ada penelitian yang telah membuktikan hal ini. Sebagai contoh, telah diamati bahwa genom bervariasi di otak manusia dari lahir hingga jatuh tempo, sementara di masa dewasa hingga usia lanjut tetap stabil. Selama penuaan ada perubahan lagi, tetapi kali ini ke bawah, bukan ke atas.

Untuk studi ini mereka fokus pada metilasi DNA, melihat bahwa mereka menghasilkan lebih banyak selama masa remaja dan menurun di usia tua. Dalam hal ini, kurangnya metilasi menghambat kerja RNA polimerase, yang mengarah pada penurunan efisiensi pada bagian neuron.

Sebagai aplikasi untuk memahami penuaan, ada penelitian yang memanfaatkan pola metilasi DNA dalam sel-sel garis keturunan sebagai indikator usia biologis. Kadang-kadang, usia kronologis tidak sesuai dengan usia biologis, dan dengan penggunaan pola ini orang dapat mengetahui kesehatan dan kematian pasien dengan cara yang lebih konkret..

Kanker dan patologi

Kanker adalah sel yang karena alasan tertentu berhenti menjadi khusus dalam jaringan asalnya dan mulai berperilaku seolah-olah itu adalah sel yang tidak berdiferensiasi, tanpa membatasi proliferasi atau pindah ke jaringan lain.

Secara logis, adalah normal untuk berpikir bahwa perubahan pada epigenome dapat menyebabkan sel menjadi kanker dengan mempengaruhi ekspresi gen.

Di dalam DNA ada gen yang dikenal sebagai "penekan kanker"; namanya sendiri menunjukkan apa fungsinya. Nah, dalam beberapa kasus kanker telah terlihat bahwa gen-gen ini dimetilasi sehingga mereka menonaktifkan gen.

Saat ini, tujuannya adalah untuk mempelajari apakah epigenetik memengaruhi jenis patologi lain. Ada bukti yang menunjukkan bahwa itu juga terlibat dalam arteriosklerosis dan beberapa jenis penyakit mental.

Aplikasi medis

Industri farmasi memperhatikan epigenome, yang berkat dinamismenya adalah target yang layak untuk terapi di masa depan. Mereka sudah dipraktekkan perawatan pada beberapa jenis kanker, terutama pada leukemia dan limfoma, di mana obat tersebut menargetkan metilasi DNA.

Perlu dicatat bahwa ini efektif selama asal kanker epigenetik dan bukan yang lain, seperti misalnya dengan mutasi.

Namun, tantangan terbesar adalah untuk mendapatkan semua informasi tentang epigenom manusia, dengan cara mengurutkan genom manusia. Dengan pengetahuan yang lebih luas, di masa depan Anda bisa membuat perawatan yang lebih personal dan secara individual, untuk dapat mengetahui kebutuhan sel-sel daerah yang rusak pada pasien tertentu.

Sains membutuhkan lebih banyak waktu

Epigenetika adalah bidang penelitian yang cukup baru dan studi lebih lanjut diperlukan untuk memahami subjek lebih lanjut.

Yang harus jelas adalah epigenetik itu terdiri dari regulasi ekspresi genetik yang tidak mengubah urutan DNA. Tidak jarang untuk menemukan referensi yang salah untuk epigenetik dalam kasus mutasi, misalnya.