Epigenetika
Epigenetika - tai genų aktyvumo pokyčių, kurių nesukelia DNR sekos pokyčiai, tyrimas. Tai genų raiškos, t. y. to, kaip genai sukelia fenotipinį poveikį, tyrimas.
Šie genų aktyvumo pokyčiai gali išlikti visą likusį ląstelės gyvenimą, taip pat gali išlikti daugelyje ląstelių kartų, vykstant ląstelių dalijimuisi. Tačiau pagrindinė organizmo DNR seka nepasikeičia. Vietoj to nepaveldimi veiksniai verčia organizmo genus elgtis (reikštis) kitaip. Epigenetika veikia specifiniais mechanizmais, tokiais kaip DNR metilinimas.
Epigenetiniai veiksniai gali išlikti ir suaugus.
Apibrėžtys
Bendroji apibrėžtis yra "genų aktyvumo tyrimas sudėtingų organizmų vystymosi metu". Taigi epigenetinis terminas gali būti vartojamas apibūdinti bet ką, kas nėra DNR seka ir kas daro įtaką organizmo vystymuisi.
Griežtesnis arba siauresnis apibrėžimas yra "mitotiškai ir (arba) mejotiškai paveldimų genų funkcijos pokyčių, kurių negalima paaiškinti DNR sekos pokyčiais, tyrimas".
Terminas "epigenetika" vartojamas procesams, kurie nėra paveldimi, apibūdinti. Pavyzdys - histonų modifikacija. Taigi kai kuriuose apibrėžimuose nereikalaujama paveldimumo. Adrianas Birdas epigenetiką apibrėžė kaip "struktūrinį chromosomų sričių pritaikymą, kad būtų užregistruotos, signalizuojamos ar įtvirtintos pakitusios aktyvumo būsenos". Šis apibrėžimas apima DNR taisymo ar ląstelių dalijimosi fazes ir stabilius pokyčius visose ląstelių kartose. Jis neapima kitų, pavyzdžiui, prionų, jei jie neturi įtakos chromosomų funkcijai.
NIH Epigenomikos plano projekte naudojama ši apibrėžtis: "Šioje programoje epigenetika reiškia tiek paveldimus genų aktyvumo ir raiškos pokyčius (ląstelių ar individų palikuonyse), tiek stabilius, ilgalaikius ląstelės transkripcijos potencialo pokyčius".
2008 m. Cold Spring Harbor susitikime buvo priimtas bendras epigenetinio požymio apibrėžimas: "stabiliai paveldimas fenotipas, atsirandantis dėl pokyčių chromosomoje, nekeičiant DNR sekos".
Patikimas ir skaitomas laikraščio "The Guardian" pasakojimas.
Pavyzdžiai
Geriausias epigenetinių pokyčių eukariotuose pavyzdys yra ląstelių diferenciacijos procesas. Morfogenezės metu apibendrintos kamieninės ląstelės tampa embriono ląstelių linijomis, kurios savo ruožtu tampa visiškai diferencijuotomis ląstelėmis. Kitaip tariant, viena apvaisinto kiaušinėlio ląstelė - zigota - dalijasi ir keičiasi į visas daugybę ląstelių tipų: neuronus, raumenų ląsteles, epitelį, kraujagysles ir kt.
Vystantis embrionui, vieni genai įsijungia, o kiti išsijungia arba jų veikimas sušvelnėja. Šis procesas vadinamas genų reguliavimu. Ląstelės branduolyje yra daugybė molekulių, kurios atlieka genų veikimo reguliavimo darbą.
DNR ir histonai sudaro vadinamąjį chromatiną. Epigenetinės chromatino modifikacijos kopijuojamos ląstelės dalijimosi metu. Taip susidaro eilė ląstelių, kurios visos yra panašios. Tai vadinama audiniu.
Mejozė panaikina epigenetinius pokyčius ir atstato genomą į pradinę būseną, todėl šis procesas vyksta kiekvienoje naujoje kartoje. Šiai taisyklei yra tam tikrų išimčių, tačiau nė viena iš jų nėra susijusi su DNR bazinių porų sekų pokyčiais.
Šis procesas skiriasi nuo DNR mutacijų. Genetinės mutacijos keičia pirminę DNR seką, o mutacijos gali įvykti bet kurioje ląstelėje. Tačiau tik dauginimosi procese dalyvaujančiose ląstelėse esančios mutacijos gali turėti įtakos palikuonims.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra epigenetika?
A: Epigenetika - tai genų aktyvumo pokyčių, kurių nesukelia DNR sekos pokyčiai, tyrimas. Tai genų raiškos, arba kaip genai sukelia fenotipinį poveikį, tyrimas.
K: Kiek laiko trunka epigenetiniai pokyčiai?
A: Epigenetiniai pokyčiai gali išlikti visą likusį ląstelės gyvenimą, o dalijantis ląstelėms gali išlikti net kelioms ląstelių kartoms.
K.: Ar epigenetikos metu keičiasi pagrindinė DNR seka?
Atsakymas: Ne, epigenetikos metu pagrindinė organizmo DNR seka nesikeičia. Vietoj to, nepaveldimi veiksniai verčia genus elgtis kitaip, nekeičiant jų genetinės struktūros.
K: Kokius mechanizmus naudoja epigenetika?
A.: Epigenetika veikia tokiais mechanizmais kaip DNR metilinimas.
K: Ar epigenetiniai veiksniai išlieka ir suaugus?
A.: Taip, epigenetiniai veiksniai gali išlikti ir suaugus.
K: Kaip genai dėl epigenetikos pasireiškia skirtingai? A.: Genai kitaip reiškiasi dėl nepaveldimų veiksnių, dėl kurių jie elgiasi kitaip, nekeisdami savo genetinės struktūros.
K: Ar kiekvienas organizmas turi savo unikalų epigenetinių procesų rinkinį?
A: Taip, kiekvienas organizmas turi unikalų epigenetinių procesų rinkinį, kuris lemia, kaip jo genai bus išreikšti laikui bėgant ir skirtingoms kartoms.
