Volitelný

Co je epigenetika?


Autor: Dr. Velikost Termanis

Přemýšleli jste někdy, co určuje rozdíly mezi buňkami v našem těle? Co určuje rozdíly mezi identickými dvojčaty? Jak se motýl vyvíjí z housenky? Protože všechny buňky v našem těle mají identickou sekvenci DNA (kyselina deoxyribonukleová - DNA). Identická dvojčata mají identický genetický materiál. Caterpillar a motýl mají stejnou sekvenci DNA ...
epigenetice je studium potenciálně dědičných modifikací našeho genomu (DNA), které mohou tyto rozdíly určit beze změny sekvence DNA.

Lidské tělo - rozmanité buňky, DNA

DNA je náš genetický materiál a obsahuje potřebné informace (ve formě genů), které buňky potřebují k plnění svých funkcí.
Existují geny, které každá buňka v našem těle potřebuje. Patří mezi jiné geny potřebné pro dělení buněk (mitóza) nebo pro opravu DNA v případě poškození. Na druhé straně existují geny, které jsou potřebné pro buněčně specifické funkce, jako je elektrochemická signalizace neuronů v mozku, čisticí funkce jater nebo funkce svalů.
Všechny naše buňky se vyvíjejí v raných stádiích vývoje tzv. Kmenových buněk. Kmenové buňky, stejně jako všechny dospělé buňky v našem těle, mají stejnou sekvenci DNA, a tedy stejné geny.

Jak jsou tyto rozdíly určeny?

Odpověď na tuto otázku spočívá v zabalení DNA do jádra. Naše DNA, když je plně prodloužena, je dlouhá asi 2 metry. Aby se vešel do jádra 6 mikronů (1x10-6 metrů), musí být proto několikrát komprimován:
Nejprve se DNA dostane do jednoho dvojšroubovice vinutí (Watson a Crick, 1953 a Nobelova cena 1962).
Další fáze balení zahrnuje tzv. Histonové proteiny. Tyto proteiny tvoří osmidílné komplexy (oktamery), které se skládají ze 4 různých proteinů (H2A, H2B, H3 a H4), které jsou přítomny dvakrát každý. Kroucení DNA histonovými oktamery vede k pravidelnému řetězci DNA-protein. Jednotka protein-DNA v tomto „řetězci“ se tomu říká nucleosome (Kornberg, 1970). Říká se tomu celý „řetěz“ chromatin.
Nakonec je chromatin několikrát navinut, aby se vešel do buněčného jádra.
Pod mikroskopem je vidět, že různé oblasti genomu jsou hustě zabaleny do buněčného jádra. To se u různých typů buněk liší. Velmi husté zabalené oblasti se nazývají „heterochromatin„a otevřené regiony se nazývají“euchromatin‘. Tím může být regulována dostupnost genů k buněčnému stroji a tím i genová aktivita. Geny, které buňky nepotřebují, jsou pevně zabaleny a vypnuty („skryté“) a geny, které pro svou funkci vyžadují buňky, jsou méně hustě zabalené („otevřené“). Úroveň balení tedy může být znaménkem „START“ nebo „STOP“, aby buňka používala určité geny a ostatní ignorovala.
Stupeň zabalení DNA může být ovlivněn různými způsoby. Na jedné straně chemickými modifikacemi DNA a asociovaných histonových proteinů a na druhé straně mechanickým pohybem nukleosomů.
Studium těchto mechanismů je epigenetice.
'Epi' = výše / dále (starořecké)
„Epigenetika“ = nad / na genetice; Mechanismy regulace genů, které nemění základní genetiku / sekvenci DNA. Epigenetické změny, stejně jako sekvence DNA, jsou potenciálně dědičné.
Následující oddíly se zabývají epigenetickými mechanismy, jejich vyjádřením na člověka a přírodě a důkazem jejich dědičnosti z moderního výzkumu.