Epigenetyka
Epigenetyka to dziedzina nauki, która bada zmiany w ekspresji genów, które nie są związane z sekwencją DNA. Zmiany te mogą być modyfikowane przez czynniki zewnętrzne i mogą być dziedziczone. Termin „epigenetyka” został wprowadzony przez Conrada H. Waddingtona w 1939 roku, aby wyjaśnić różnicowanie komórek embrionalnych mimo identycznego materiału genetycznego.
Epigenetyka a genetyka
Mimo że wszystkie komórki organizmu mają ten sam genotyp, różnią się fenotypowo. Mechanizmy epigenetyczne pozwalają na różne wykorzystanie tego samego materiału genetycznego, co prowadzi do powstawania różnych typów komórek. U ssaków kluczowe procesy reprogramowania epigenetycznego zachodzą w gametogenezie oraz przed implantacją zarodka. Zmiany te mogą wpływać na fenotyp i są związane z procesami starzenia.
Konsekwencje różnic epigenetycznych
Epigenom to zestaw modyfikacji DNA i białek histonowych, które regulują ekspresję genów i inne funkcje komórkowe. Różnice epigenetyczne mogą tłumaczyć różnice fenotypowe, nawet u bliźniaków jednojajowych. Działanie mechanizmów epigenetycznych jest bardziej trwałe niż represorów, a ich aktywność może być kształtowana przez czynniki takie jak środowisko, dieta, czy stres.
Mechanizmy epigenetyczne
Do mechanizmów epigenetycznych należą modyfikacje histonów i metylacja DNA:
- Modyfikacje histonów: Najczęściej badana jest acetylacja, która zmniejsza powinowactwo histonów do DNA, co prowadzi do aktywacji ekspresji genów.
- Metylacja DNA: Metylotransferazy DNA (DNMT) katalizują metylację cytozyn w DNA, co wpływa na aktywność genów. Metylacja może być dziedziczona i ma kluczowe znaczenie dla ekspresji genów w różnych tkankach.
Inne mechanizmy epigenetyczne
Do innych mechanizmów zalicza się działanie mikroRNA (miRNA), które reguluje ekspresję genów, oraz priony, które mogą zmieniać konformację białek bez zmiany w DNA.
Epigenetyka a zdrowie
Nieprawidłowe zmiany epigenetyczne są powiązane z różnymi chorobami, w tym nowotworami i chorobami neurodegeneracyjnymi. Czynniki środowiskowe, takie jak stres czy zanieczyszczenie, mogą wpływać na metylację DNA i przyczyniać się do wystąpienia chorób. Badania nad epigenetyką mogą prowadzić do nowych metod diagnostycznych i terapeutycznych, takich jak inhibitory metylotransferaz DNA.
