Эпигенетика

Общие и определение

Эпигенетика занимается изучением всех тех наследственных модификаций, которые приводят к вариациям в экспрессии генов, не изменяя, однако, последовательность ДНК и, следовательно, не вызывая модификаций последовательности нуклеотидов, составляющих ее.

Другими словами, эпигенетику можно определить как изучение тех вариаций в экспрессии наших генов, которые не вызваны настоящими генетическими мутациями, но могут передаваться.
Однако, используя более технический язык, мы можем утверждать, что эпигенетика изучает все эти модификации и все те изменения, которые способны изменять фенотип человека, не изменяя при этом генотип.
Заслуга «создания термина« эпигенетика »приписывается биологу Конраду Хэлу Уоддингтону, который в 1942 году определил его как« раздел биологии, изучающий причинные взаимодействия между генами и их продуктом и вызывающий фенотип ».
В этих терминах эпигенетика может показаться довольно сложной; чтобы лучше понять эту концепцию, может быть полезно открыть небольшую скобку о том, как создается ДНК и как происходит транскрипция содержащихся в ней генов.

ДНК и транскрипция генов

ДНК содержится в ядре клетки, имеет двойную спиральную структуру и состоит из повторяющихся единиц, называемых нуклеотидами.
Большая часть ДНК, содержащейся в наших клетках, состоит из определенных субъединиц, называемых нуклеосомами.
Нуклеосомы состоят из центральной части (называемой ядром), состоящей из белков, называемых гистонами, вокруг которых обвивается ДНК.
Набор ДНК и гистонов составляет так называемый хроматин.
Транскрипция генов, содержащихся в ДНК, зависит именно от «упаковки последних» внутри нуклеосом. Фактически, процесс транскрипции генов регулируется факторами транскрипции, конкретными белками, которые связываются со специфическими регуляторными последовательностями, присутствующими в ДНК и которые способны активировать или подавлять - в зависимости от случая - специфические гены.
Следовательно, ДНК с низким уровнем упаковки позволит факторам транскрипции получить доступ к регуляторным последовательностям, а ДНК с высоким уровнем упаковки не позволит им получить доступ.
Уровень упаковки определяется самими гистонами и изменениями, которые могут быть сделаны в их химической структуре.
Более конкретно, «ацетилирование гистонов (т.е. добавление ацетильной группы в определенных участках аминокислот, из которых состоят эти белки) заставляет хроматин принимать« более расслабленную »конформацию, позволяющую проникать факторам транскрипции, следовательно, транскрипция генов С другой стороны, деацетилирование удаляет ацетильные группы, вызывая утолщение хроматина и тем самым блокируя транскрипцию гена.

Эпигенетические сигналы

В свете того, что было сказано до сих пор, мы можем утверждать, что, если эпигенетика изучает модификации, способные изменить фенотип, но не генотип человека, эпигенетический сигнал - это такая модификация, способная изменить экспрессию данного гена. , без изменения нуклеотидной последовательности.
Следовательно, мы можем утверждать, что ацетилирование гистонов, упомянутое в предыдущем абзаце, можно рассматривать как эпигенетический сигнал; другими словами, это эпигенетическая модификация, способная влиять на активность гена (которая может быть транскрибирована или меньше) без изменения его структура.
Другой тип эпигенетической модификации - реакция метилирования как ДНК, так и самих гистонов.
Например, метилирование (то есть добавление метильной группы) ДНК в промоторном сайте снижает транскрипцию гена, активация которого регулируется самим этим промоторным сайтом. перед генами, задача которых - позволить начать транскрипцию того же самого. Таким образом, добавление метильной группы к этому сайту вызывает своего рода затруднение, препятствующее транскрипции гена.
Тем не менее, другими примерами известных в настоящее время эпигенетических модификаций являются фосфорилирование и убиквитинирование.
Все эти процессы с участием ДНК и гистоновых белков (но не только) регулируются другими белками, которые синтезируются после транскрипции других генов, активность которых, в свою очередь, может быть изменена.

В любом случае наиболее интересной особенностью эпигенетической модификации является то, что она может происходить в ответ на внешние раздражители, которые касаются именно окружающей нас среды, нашего образа жизни (включая питание) и состояния нашего здоровья.
В некотором смысле эпигенетическая модификация может пониматься как адаптивное изменение, управляемое клетками.
Эти изменения могут быть физиологическими, как это происходит в случае нейронов, которые используют эпигенетические механизмы для обучения и памяти, но они также могут быть патологическими, как это происходит, например, в случае психических расстройств или опухолей.

Другими важными характеристиками эпигенетических модификаций являются обратимость и наследственность. Фактически, эти модификации могут передаваться от одной клетки к другой, хотя со временем они могут претерпевать дальнейшие изменения, всегда в ответ на внешние раздражители.
Наконец, эпигенетические модификации могут происходить на разных этапах жизни и не только на эмбриональном уровне (когда клетки дифференцируются), как когда-то считалось, но также и тогда, когда организм уже развит.

Терапевтические аспекты

Открытие эпигенетики и эпигенетических модификаций может широко использоваться в терапевтической сфере для потенциального лечения различных типов патологий, в том числе неопластического типа (опухолей).
Фактически, как уже упоминалось, эпигенетические модификации также могут иметь патологический характер; поэтому в этих случаях их можно определить как настоящие аномалии.
Поэтому исследователи выдвинули гипотезу, что, если на эти изменения могут влиять внешние раздражители и они могут проявляться и в дальнейшем изменять себя на протяжении всей жизни организма, то можно вмешиваться в них, используя определенные молекулы с целью вернуть ситуацию в норму. нормальные условия. Это то, что невозможно сделать (по крайней мере, пока), когда причина болезни кроется в настоящей генетической мутации.
Чтобы лучше понять эту концепцию, мы можем взять в качестве примера использование исследователями знаний эпигенетики в области противоопухолевой терапии.