Епигенетика: новата наука, в която се изследват наследствените промени в генната експресия и фенотипа

Feil, R., Fraga, M. Epigenetics and the environment: emerging patterns and implications, Published: 04 January 2012, Nature

Harvard University. Gene-Environment Interaction

Kubota, T. et al. Epigenetic understanding of gene-environment interactions in psychiatric disorders: a new concept of clinical genetics

Епигенетиката, която буквално означава „над генетиката“, е нова наука, в която се изследват наследствените промени в генната експресия и фенотипа, които не включват промени в основната ДНК последователност.

Възникването на епигенетиката

Възприятие

Диета

Епигенетика – новата наука за отговорността

Епигенетиката е наука, която революционизира разбирането ни за генома и преобръща представите ни за наследствеността. Тя е базирана на идеята, че гените ни не са нещо статично, а изменчиво под влиянието на околната среда.

Епигенетичната информация се отнася до химичните модификации на ДНК и протеините, които се свързват с нея, и които регулират изразяването на гените, без да променят самата нуклеотидна последователност.

Епигенетични модификации

Епигенетичните промени могат да се предадат веднага на следващото поколение и да се проявят в множество индивиди.

Епигенетичните промени са изключително динамични и бързо развиващи се в сравнение с генетичните мутации, на базата на естествен подбор. Нужно е много време, за да се проявят трайно в популацията.

Източници:

Каква казва науката за гените?

Какво представлява епигенетиката?

Метилиране

Околната среда

Основни концепции в епигенетиката

Регулиране на некодираща РНК

Ремоделиране на хроматинова структура

Хистонова модификация

Епигенетиката ни разкрива, че ние сме способни да променяме нашата генетика и напълно отговорни за собственото си здраве. Тя разкрива връзката между средата ни, начина ни на живот, убежденията и гените ни.

И тъй като ние не сме способни да контролираме гените си, оставаме заключени в този генетичен затвор до края на живота си.

Конрад Уодингтън и неговата епигенетика стават символи на интердисциплинарния и иновативен дух на науката, който непрекъснато разширява нашата граница на знанието.

Съществуват и некодиращи РНК (ncRNA), които не съдържат инструкции за създаване на протеини, но се оказва, че играят важна роля в регулирането на експресията на гените.

Тази нова област на науката се съсредоточава върху това как средата и жизненият ни стил могат да повлияят върху активността на гените ни, без да променят самите генетични последователности.

Тези модификации включват метилация (прикрепване на метилни групи към ДНК), модификации на хистоните (протеини, които пакетират ДНК в компактни структури), ремоделиране на хроматина и регулиране на ncRNA (non-coding RNA или некодираща РНК ).

Това се отнася до физичните промени в структурата на хроматина, които могат да направят по-лесно или по-трудно взаимодействието между ДНК и хистоните.

В началото на 20-ти век, в епохата на великите научни открития и търсенето на нови начини за разбиране на биологичния свят, Конрад Уодингтън (британски биолог и генетик) създава термина „епигенетика„, който ще промени начина, по който гледаме на нашия геном.

ДНК – това е една от най-важните молекули, в която се съдържа цялата база данни за това как функционира нашият организъм. Освен това, в нея е кодирана историята на нашия род. Генетичният код, който сме наследили от нашите родители, е и това, което ще сформира нашата съдба – от първата ни глътка въздух до последната. Опитът на нашите предци оформя и нашата биология – всички физически и емоционално-поведенчески характеристики на членовете на рода ни ще определят живота ни още в момента на нашето зачатие.

Диетата е не просто начин на хранене, тя е и ключът към промяната на нашия епигеном и към постигането на оптимално здраве. Хранителните ни навици оказват влияние не само върху нашия физически статус, но и върху начина, по който гените ни функционират. Храната не само насища организма с необходимите вещества, но и предоставя сигнали на нашия епигеном за начина, по който да регулира активността на гените.

Друг важен епигенетичен механизъм е хистонова модификация. Хистоните са протеини, около които се навива ДНК, образувайки структура, наречена хроматин. Химическите модификации на хистоните, като ацетилиране, могат или да отпуснат, или да кондензират хроматина, като по този начин правят гените по-достъпни за транскрипцията, тоест активират ги.

Дълги години се води дискусия за това кое оказва по-голямо влияние върху нашите характеристики – гените ни или околната среда. Всъщност, връзката между тях е много по-сложна. Генетичната ни предпоставка дефинира нашата начална „мелодия“, но епигеномът и околната среда са тези, които решават как мелодията ще бъде изпълнена.

Един от ключовите механизми в епигенетиката е метилирането на ДНК. Този процес включва добавянето на метилова група (CH3) към специфични места в ДНК молекулата, по-често при цитозина, а в по-редки при аденина. Метилацията прави гена по-малко достъпен за транскрипцията (процесът на превеждането на генетичната информация в молекулярна форма), т.е. го потиска.

Епигенетиката е изучаването на изменения в генната експресия, които не се дължат на промени в ДНК последователността. Тези промени могат да бъдат предизвикани от фактори като околната среда, начин на живот и хранене, и могат да се предават на следващите поколения, пише forlife.bg.

И не на последно място – възприятието ни. Всички сме чували поговорката „Ти си, какъвто мислиш, че си.“ И докато това може да звучи просто като метафора, то епигенетика доказа, че нашето възприятие и убежденията, които носим в себе си, действително могат да променят нашата генетична активност. Възприемайки средата и реагирайки на нея, нашият епигеном реорганизира гените ни, променяйки начина, по който те се изразяват.

На първо място, Уодингтън разпознава важността на генетичния фон в процеса на развитие и промените във фенотипа. Той използва следната визуална метафора за ембрионалната диференциация: „Клетката представлява топка, която се търкаля по хълмове и долини на „епигенетичния пейзаж“, като всеки хълм е различен фактор на околната среда, който ще я „тласне“ към различно развитие.“

Той подчертава важността от съчетанието на генетиката и епигенезата – процеса на формиране на сложен организъм от една безструктурна начална единица на зародиша. Уодингтън разбира, че гените носят информацията за нашето наследство, но и че околната среда играе съществена роля в това как тази информация се изразява и реализира.