Опћенитост и дефиниција
Епигенетика се бави проучавањем свих тих насљедних модификација које доводе до варијација у експресији гена без промене секвенце ДНК, тако да не узрокују промене у секвенци нуклеотида који је чине.
Користећи више технички језик, с друге стране, можемо рећи да епигенетика проучава све те модификације и све оне промене које су у стању да мењају фенотип појединца, без промене генотипа.
Заслуга склапања термина "епигенетика" приписује се биологу Цонраду Хал Ваддингтону који га је 1942. дефинисао као "грану биологије која проучава узрочне интеракције између гена и њиховог производа, и успоставља фенотип ".
Објашњено овим терминима, епигенетика може изгледати прилично сложено; да би боље разумели концепт може бити корисно отворити малу заграду о томе како се прави ДНК и како се одвија транскрипција гена садржаних у њој.
ДНА и генска транскрипција
ДНК се налази унутар језгра ћелија. Има структуру двоструке спирале и састоји се од понављајућих јединица, названих нуклеотиди.
Већина ДНК која се налази у нашим ћелијама је организована у посебне подјединице назване нуклеосоми .
Нуклеосоми се састоје од централног дела (названог језгра) састављеног од протеина званих хистони око којих је ДНК умотан.
Скуп ДНК и хистона чини такозвани хроматин .
Транскрипција гена садржаних у ДНК зависи управо од паковања ових гена унутар нуклеосома. У ствари, процес транскрипције гена је регулисан транскрипционим факторима, специфичним протеинима који се везују за специфичне регулаторне секвенце присутне на ДНК и које су у стању да активирају или потискују - у зависности од специфичних гена случаја.
ДНА са ниским нивоом паковања, према томе, дозвољава транскрипционим факторима да приступе регулационим секвенцама. Насупрот томе, ДНК са високим нивоом паковања неће им омогућити приступ.
Ниво паковања одређен је самим хистонима и модификацијама које се могу направити у њиховој хемијској структури.
Детаљније, ацетилација хистона (тј. Додавање ацетилне групе на одређеним местима на аминокиселинама које чине ове протеине) узрокује да хроматин преузме "опуштенију" конформацију која дозвољава улазак фактора транскрипције., затим транскрипција гена. С друге стране, деацетилација уклања ацетил групе, узрокујући згусњавање хроматина и тако блокира транскрипцију гена.
Епигенетски сигнали
У светлу онога што је до сада речено, можемо потврдити да, ако епигенетика проучава промене способне да промене фенотип, али не и генотип појединца, епигенетички сигнал је та модификација која може да промени експресију одређеног гена, без промене секвенце нуклеотида.
Према томе, можемо рећи да се ацетилација хистона о којој смо говорили у претходном параграфу може сматрати епигенетским сигналом; другим речима, то је епигенетичка модификација која може да утиче на активност гена (који се може транскрибовати или не) без промене његове структуре.
Други тип епигенетске модификације је реакција метилације и ДНК и хистона.
На пример, метилација (тј. Додавање метил групе) ДНК на месту промотора смањује транскрипцију гена, чија је активација прецизно регулисана од стране истог промотер места. У ствари, место промотора је специфична ДНК секвенца лоцирана узводно од гена, чији је задатак да омогући иницијацију транскрипције исте. Додавање метил групе на овом месту изазива неку врсту масе која спречава транскрипцију гена.
Ипак, други примјери епигенетских модификација које су тренутно познате су фосфорилација и убиквитинација .
Сви ови процеси који укључују ДНК и хистонске протеине (али не само) су регулисани другим протеинима који су синтетизовани пратећи транскрипцију других гена, чија се активност може изменити.
Међутим, најзанимљивија особеност епигенетске модификације је да се може одвијати као одговор на екстерне подражаје из окружења који се тичу, тачније, окружења које нас окружује, нашег начина живота (укључујући исхрану) и нашег здравствено стање.
У одређеном смислу, епигенетичка модификација се може схватити као адаптивна промена којом управљају ћелије.
Ове промене могу бити физиолошке, као што се дешава у случају неурона који усвајају епигенетске механизме за учење и памћење, али могу бити и патолошки, као што се дешава, на пример, у случају менталних поремећаја или тумора.
Друге важне карактеристике епигенетских модификација су реверзибилност и наслеђивање . У ствари, ове модификације се могу пренијети из једне ћелије у другу, иако још увијек могу бити подложне даљњим промјенама током времена, увијек као одговор на вањске подражаје.
Коначно, епигенетске модификације се могу појавити у различитим фазама живота, а не само на ембрионском нивоу (када се ћелије диференцирају) како су некада веровале, али и када је организам већ развијен.
Тхерапеутиц Аспецтс
Откриће епигенетике и епигенетске модификације могу се широко искористити у терапеутском пољу за потенцијално лијечење различитих типова патологија, укључујући и оне неопластичног типа (тумори).
У ствари, као што је поменуто, епигенетске модификације могу бити патолошке природе; стога се у тим случајевима могу дефинисати као стварне аномалије.
Истраживачи су затим поставили хипотезу да ако на ове промене могу утицати спољашњи подражаји и да се манифестују и даље мењају током живота организма, онда је могуће да се на њих интервенишу помоћу специфичних молекула са намером да се пријави ситуација у условима нормалности. То је нешто што се не може урадити (барем још не) када узрок болести лежи у правој генетској мутацији.
Да бисмо боље разумјели овај концепт можемо узети као примјер примјену коју су истраживачи направили на знању о епигенетици у подручју антиканцерогених терапија.
Епигенетика и тумори
Као што је добро познато, неопластичне патологије потичу од генетских мутација које доводе до формирања малигних ћелија, које се веома брзо репродукују и изазивају болест.
Међутим, видели смо да се - с обзиром на исте генетске мутације - исти тумор може развити другачије и у различитим облицима од једног појединца до другог (на пример, у особи може да развије фулминантну форму, док је у другом облику хронични). Истраживачи верују да се овај другачији начин испољавања патологије регулише управо феноменом који је у основи епигенетике.
Посебно, примећено је да се у многим туморским облицима епигенетски механизми који воде до почетка болести заснивају управо на метилацији и ацетилацији ДНК и хистона (види одељак "Епигенетски сигнали").
Истраживања у овој области су стога довела до синтезе молекула који се још тестирају, који су у стању да делују на нивоу ових епигенетских механизама и да врше одређену контролу над њима.
Наравно, тако што не делују директно на ДНК - тако да не делују на генетску мутацију која узрокује сам тумор - ови потенцијални лекови нису резолуцијски, али могу успорити или зауставити напредовање неопластичне патологије и, истовремено, омогућити смањење доза примењене хемотерапије карцинома, значајно побољшавајући квалитет живота пацијента, као и продужавање животног века.
Међутим, механизми епигенетике не само да су укључени у развој патолошких обољења рака, већ и знања стечена до сада могу да пруже нове и корисне знаке за синтезу све ефикаснијих и специфичних лекова за лечење болести за које још увек не постоје циљане терапије.
