Epiģenētika: vides ietekme uz mūsu gēniem

Epiģenētika: vides ietekme uz mūsu gēniem

Epiģenētika: vides ietekme uz mūsu gēniem

ievads

Epiģenētika ir aizraujoša un strauji attīstās ģenētikas joma, kas pēta vides ietekmi uz mūsu gēniem. Atšķirībā no klasiskās ģenētikas, kas nodarbojas ar faktiskajām DNS sekvencēm, epigenētika pēta izmaiņas gēnu un to vides mijiedarbībā. Šīs izmaiņas var izraisīt noteiktu gēnu ieslēgšanos vai izslēgšanu. Šajā rakstā sīkāk aplūkosim epiģenētiku un apspriedīsim tās nozīmi organismu attīstībā un iespējamo ietekmi uz veselību.

Kas ir epigenētika?

Epiģenētiskās izmaiņas ir modificētas mūsu gēnu darbības shēmas, kuras neizraisa izmaiņas pašās pamatā esošajās DNS sekvencēs. Tā vietā epiģenētiski mehānismi, piemēram, metilēšana un histona modifikācijas, ietekmē noteiktu gēnu sekciju “ieslēgšanu” vai “izslēgšanu”. Šīs epiģenētiskās zīmes var iegūt visā indivīda dzīves laikā, un tās var tikt nodotas paaudzēs.

Būtiska atšķirība starp genotipisko mantojumu (pamatojoties uz DNS secību) un epigenomisko pārmantošanu (pamatojoties uz epiģenētisko modifikāciju) ir tā, ka pēdējā var būt elastīgāka – tā var atšķirties atkarībā no abiotiskā stresa, uztura un dzīvesveida. Šī iemesla dēļ epigenētiku var uzskatīt par sava veida “tiltu” starp mūsu gēniem un vidi.

Epiģenētiskie mehānismi

DNS metilēšana

DNS metilēšana ir viens no vispazīstamākajiem epiģenētiskajiem mehānismiem. Šeit noteiktām DNS sekvencēm ir piesaistīta metilgrupa, kas var slāpēt vai stiprināt aiz tā esošā gēna darbību. Metilgrupas var ietekmēt vides ietekme, piemēram, diēta, stress vai ķīmiskas vielas. DNS metilēšanai bieži ir liela nozīme slimību attīstībā.

Histonu modifikācijas

Histoni ir proteīni, ap kuriem ir ietīts mūsu DNS. Izmaiņas šo histonu struktūrā var izraisīt to, ka gēni kļūst pieejamāki vai nepieejami. Pievienojot histoniem dažādas ķīmiskās grupas, var iestatīt dažādus gēnu regulējošos signālus.

Nekodētā RNS

Nekodējošā RNS (ncRNS) ir vēl viens epiģenētiskā mehānisma piemērs. Šīs RNS molekulas var mijiedarboties ar citām RNS vai olbaltumvielu molekulām, ietekmējot tādus procesus kā transkripcija un translācija.

Vides ietekme uz mūsu gēniem: piemēri no dzīvnieku valsts

Epiģenētiskajām izmaiņām var būt pārsteidzoša ietekme uz dzīvniekiem, īpaši, ja tās notiek agrīnā attīstības laikā. Daži no pazīstamākajiem piemēriem nāk no rāpuļu vairošanās temperatūras pētījumiem. Daudzos rāpuļos apkārtējās vides temperatūra inkubācijas laikā nosaka pēcnācēju dzimumu, kas ir vides ietekmes uz gēnu ekspresiju veids.

Pētnieki ir atklājuši, ka šī temperatūras informācija tiek saglabāta epiģenētiski un var ietekmēt nākamās paaudzes. Izpētot bruņurupučus, tika atklāts, ka mātītes, kas izšķīlušās noteiktā augstā temperatūrā, biežāk apglabāja olas augstākās, zemākās smiltīs nekā tās, kas izšķīlušās zemā temperatūrā. Šī uzvedība tiek nodota ar starppaaudžu epiģenētiskiem mehānismiem.

Līdzīga parādība novērota arī grauzējiem. Ir pierādīts, ka noteiktas emocionālas pieredzes var izraisīt epiģenētiskas izmaiņas smadzenēs žurkām un var pat ietekmēt nākamās paaudzes uzvedību un stresa pārvarēšanas mehānismus.

Epiģenētika cilvēkiem

Epiģenētikas loma cilvēkiem ir aizraujošs jautājums ar tālejošu ietekmi uz mūsu veselību un labklājību.

Attīstība un šūnu nobriešana

Agrīnās augļa attīstības stadijās epiģenētiskajiem mehānismiem ir izšķiroša nozīme dažādu šūnu tipu (piemēram, ādas, muskuļu vai nervu šūnu) izcelšanās procesā no vienas un tās pašas ģenētiskā avota šūnas. Epiģenētiskā regulēšana aktivizē vai deaktivizē gēnus, kas raksturīgi dažādiem šūnu tipiem.

Vide un veselība

Pētnieki arvien vairāk interesējas par to, kā vides faktori var ietekmēt epigenomu un kāda ir tā ietekme uz mūsu veselību. Ir konstatēts, ka smēķēšana, alkohola lietošana, diēta un stress var izraisīt epiģenētiskas izmaiņas. Šīs izmaiņas var palielināt noteiktu slimību, piemēram, vēža, sirds slimību un diabēta, risku.

Labs piemērs tam ir smēķēšanas ietekme uz cilvēka genomu. Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka smēķētājiem var būt ievērojama metilēšana noteiktos gēnu segmentos, salīdzinot ar nesmēķētājiem. Tas var izskaidrot, kāpēc smēķētājiem ir lielāks plaušu vēža risks.

Turklāt ir arī novērots, ka bērniem, kuru mātes grūtniecības laikā ir nepietiekams uzturs, var būt ilgstošas ​​epiģenētiskas izmaiņas. Šīs izmaiņas ir saistītas ar paaugstinātu aptaukošanās vai vielmaiņas traucējumu risku.

Bieži uzdotie jautājumi (FAQ)

1. Vai epiģenētiskās zīmes var mainīties dzīves laikā?

Jā! Epiģenētiskās zīmes var ietekmēt ārēja ietekme un mainīties dzīves laikā. Labi zināms piemērs ir DNS metilēšana, ko var ietekmēt vides faktori, piemēram, smēķēšana vai diēta.

2. Vai epiģenētiskās izmaiņas var mantot?

Jā, epiģenētiskās izmaiņas var nodot no paaudzes paaudzē. To sauc par "paaudžu pārmantošanu", un tas ir pierādīts dažos pētījumos ar dzīvniekiem.

3. Vai jūs varat ietekmēt savas epiģenētiskās zīmes?

Lai gan mums vēl ir daudz jāmācās par iespējām ietekmēt mūsu pašu epiģenētiskās zīmes, ir pierādījumi, ka noteiktas dzīvesveida un uztura izvēles var ietekmēt.

Secinājums

Epiģenētika ir aizraujoša ģenētikas joma, kas pēta vides ietekmi uz mūsu gēniem. Izmantojot tādus mehānismus kā DNS metilēšana un histonu modifikācijas, epigenomi var mainīties mūsu dzīves laikā un pat tikt nodoti paaudzēs. Šīm epiģenētiskajām izmaiņām ir svarīga loma organismu attīstībā un mūsu veselībā un labklājībā. Izpētot saikni starp vides ietekmi un epigenomu, tiek piedāvātas jaunas aizraujošas pieejas slimību profilaksei un ārstēšanai nākotnē.