Epigenetyka to termin odnoszący się do zmian w aktywności genów, które nie obejmują zmian w DNA

Zdjęcie National Cancer Institute w Unsplash

Epigenetyka, z greckiego „epi”, co oznacza powyżej, oraz genetyka, „gen”, to termin pierwotnie wymyślony przez biologa Conrada Waddingtona w 1940 roku i odnoszący się do związku między genami i ich wpływem na obserwowalne cechy organizm lub populacja.

Później epigenetyka zyskała zaktualizowaną definicję i zaczęła odnosić się do zmian w zachowaniu niektórych genów, które nie są związane ze zmianami w DNA. Zmiany te mogą mieć pozytywne lub negatywne skutki dla organizmu.

Co to jest epigenetyka

Edytowany i zmieniony rozmiar obrazu Joseluissc3 jest dostępny na Wikimedia i licencjonowany na licencji CC-BY 4.0

Epigenetyka odnosi się do zmian w DNA, które nie modyfikują jego sekwencji, ale wpływają na aktywność jednego lub większej liczby genów. Na przykład dodanie związków chemicznych do genów może zmienić ich aktywność, niekoniecznie sprzyjając zmianom w DNA.

Zgodnie z artykułem opublikowanym w czasopiśmie Genetics Home Reference , w dosłownym tłumaczeniu, „epigenom zawiera wszystkie związki chemiczne, które zostały dodane do całego DNA (genomu) osoby jako sposób regulacji aktywności (ekspresji) wszystkich genów w genomu ”. Według tego samego badania związki chemiczne epigenomu nie są częścią sekwencji DNA, ale znajdują się w DNA lub są z nim połączone.

Zmiany epigenetyczne utrzymują się, gdy komórki dzielą się, aw niektórych przypadkach mogą być dziedziczone z pokolenia na pokolenie. Oznacza to, że zmiany epigenetyczne mogą być przenoszone z komórki macierzystej do komórki potomnej.

Wpływy środowiska, takie jak dieta lub ekspozycja na zanieczyszczenia, mogą wpływać na epigenom i zmieniać fenotyp jednostki (obserwowalna cecha organizmu).

Zmiany epigenetyczne określają, czy geny są aktywne, czy nie, i wpływają na produkcję białek w komórkach, zapewniając, że produkowane są tylko niezbędne białka. Na przykład białka, które promują wzrost kości, nie są wytwarzane w komórkach mięśniowych. Wzorce modyfikacji epigenetycznych są różne u różnych osób, w różnych tkankach osobnika, a nawet w różnych komórkach.

Błędy w procesie epigenetycznym, takie jak modyfikacja niewłaściwego genu lub brak dodania związku do genu, mogą prowadzić do nieprawidłowej aktywności genu lub jego nieaktywności, co może powodować zaburzenia genetyczne. Stany takie jak rak, zaburzenia metaboliczne i zaburzenia zwyrodnieniowe są powiązane z błędami epigenetycznymi.

Naukowcy nadal badają związek między genomem a związkami chemicznymi, które go modyfikują. W szczególności badają wpływ modyfikacji na funkcje genów, produkcję białek i zdrowie człowieka.

Epigenetyka i choroby

Zgodnie z artykułem opublikowanym w Environmental Health Perspectives , wiele różnych chorób, zachowań i innych wskaźników zdrowotnych jest związanych z mechanizmami epigenetycznymi, w tym z nowotworami prawie wszystkich typów, zaburzeniami poznawczymi oraz chorobami układu oddechowego, sercowo-naczyniowego, rozrodczego, autoimmunologicznego i neurobehawioralnego. .

Czynnikami zaangażowanymi w proces epigenetyczny mogą być metale ciężkie, pestycydy, spaliny z silników diesla, stres, dym tytoniowy, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, hormony, radioaktywność, wirusy, bakterie i składniki odżywcze.

Zanieczyszczenie metalami ciężkimi obecnymi w nawozach
Jaki jest wpływ metali ciężkich obecnych w elektronice na środowisko?

Wraz z postępem wiedzy o epigenetyce ludzkość może znaleźć lekarstwo lub przyjazne leczenie wielu chorób lub zaburzeń, w przypadku których wyleczenie lub leczenie jest nadal trudne, takich jak różne typy raka i schizofrenia .

Według biologa Jean-Pierre'a Issy we fragmencie wspomnianego badania epigenetyka jest ważniejsza niż genetyka w zrozumieniu środowiskowych przyczyn chorób. Według niego rak, miażdżyca tętnic, choroba Alzheimera i inne choroby nabyte przez czynniki środowiskowe mają większy potencjał wystąpienia w przypadkach, w których dotknięty jest epigenom, znacznie bardziej niż sam genom.

Pozytywne efekty epigenetyczne

Zmiana ekspresji genów niekoniecznie jest szkodliwa dla organizmu. Co ciekawe, badanie opublikowane w czasopiśmie bioRxiv wykazało, że kawa i herbata mogą mieć pozytywny wpływ epigenetyczny na organizm. Oznacza to, że zmieniają ekspresję genów bez zmiany kodu genetycznego DNA i mogą wywierać pozytywny wpływ na funkcjonowanie organizmu.

Osiem niesamowitych zalet kawy
Zielona herbata: korzyści i do czego służy

Analiza została przeprowadzona na 15 800 osobach pochodzenia europejskiego lub afrykańskiego i wykazała, że geny, na które wpływa kawa, biorą udział w procesach, takich jak lepsze trawienie, kontrola stanu zapalnego i ochrona przed szkodliwymi chemikaliami.

Wynik badania jest obiecujący i wskazuje, że pożywienie można wykorzystać do uzyskania korzyści w ekspresji genów. Jednak potrzeba więcej badań, aby wyciągnąć wnioski na temat pozytywnego i negatywnego wpływu kawy na organizm w odniesieniu do zmian epigenetycznych.