Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Epigenetyka w pigułce
Epigenetyka w pigułce
Epigenetyka stanowi gałąź nauki badającej dziedziczne cechy wprowadzone do organizmu poprzez biochemiczne modyfikacje sekwencji DNA lub białek histonowych. Zmiany te warunkują zmienną ekspresję materiału genetycznego. Badanie takich modyfikacji jest coraz bardziej popularne w trakcie opracowywania nowych metod terapeutycznych, m.in. w przypadku choroby nowotworowej czy chorób neurodegeneracyjnych.

Epigenetyka powiązana jest z badaniem cech dziedzicznych, które zostały wprowadzone do sekwencji DNA poprzez modyfikacje biochemiczne. Proces ten warunkuje powstanie zmiennej ekspresji poszczególnych genów. Ekspresja informacji genetycznej zaszyfrowanej w cząsteczce DNA zależy nie tylko od sekwencji nukleotydowej, ale również od wprowadzonych licznych zmian, przez działanie różnych grup czynników (metylaz, de metylaz, acetylaz czy deacetylaz itp.). Możliwe są również modyfikacje białek histonowych oraz interferencje RNA.

Kod histonowy, rozważany przez epigenetykę, podkreśla rolę zmiany w strukturze chromatyny jako nieodzowny element powiązany z tworzeniem różnic na poziomie ekspresji genów, co wpływa na rozmaite procesy zachodzące wewnątrz komórki. Zaistniałe modyfikacje przenoszone są na komórki potomne, a rozwijane z nich nowe cechy uwidaczniają się również u potomstwa.

Do głównych modyfikacji genetycznych zmieniających ekspresję genów można zaliczyć:

  • Modyfikacje epigenetyczne na poziomie nici DNA, powiązane najczęściej z metylacją miejsc promotorowych dla genów. Modyfikacja ta należy do najtrwalszych zmian biochemicznych prowadzących do wyciszenia ekspresji genów. Może do tego dojść przez dwa mechanizmy: blokowanie przyłączenia koaktywatorów transkrypcyjnych lub poprzez przyłączenie białek MBD (ang. metyl CpG-binding domain) wiążących grupy metylowe.
  • Modyfikacje epigenetyczne histonów, powiązane z potranslacyjnymi zmianami reszt aminokwasowych histonów. Stanowią one białka zasadowe, o charakterystycznych właściwościach oddziaływania z nicią DNA, tworząc oktamery histonowe (H2A, H2B, H3 oraz H4) z nawiniętym łańcuchem materiału genetycznego. W strukturze histonów wyróżniamy część globularną (najbardziej konserwatywną) oraz N-aminowy i C-karboksylowy koniec, które najczęściej podlegają modyfikacjom biochemicznym (acetylacja, metylacja, fosforylacja, ubikwitynacja itp.), co powiązane jest ze zmianami aktywności transkrypcyjnej chromatyny. Najczęściej opisywanymi zmianami na poziomie histonów jest acetylacja reszt lizyny leżących w strukturze N-końcowej, co rozluźnia strukturę chromatyny oraz zwiększa aktywność transkrypcyjną takiej sekwencji. Odwrotnym procesem, zmniejszającym aktywność materiału genetycznego jest deacetylacja, która wraz z acetylacją utrzymuje homeostazę organizmu poprzez wpływ m.in. na wzrost, rozwój i różnicowanie komórek. Fosforylacja natomiast, poprzez rozluźnienie struktury chromatyny, również wpływa na wzrost aktywności transkrypcyjnej genów.

W przyszłości epigenetyka najprawdopodobniej umożliwi leczenie wielu chorób powiązanych z zaburzeniami ekspresji genów,  w tym chorób nowotworowych. O przyszłości, wyzwaniach stawianych epigenetyce oraz innych aspektach z nią powiązanych opowiada Agnieszka Żelisko – Schmidt, ekspert firmy Diagenode:

 

Źródła
  1. http://biolsys.pl/wyklady/Chromatyna2013/wyklad_1_Wstep_2013.pdf
  2. „Modyfikacje epigenetyczne jako potencjalne cele terapii antynowotworowych” Anna Kulczycka, Ilona Bednarek, Zofia Dzierżewicz; Ann. Acad. Med. Siles. 2013, 67, 3, 201–208
  3. „ Epigenetyka i monoalleliczna ekspresja genów”  Rozdział 12
  4. „ Epigenetyka” PZ Myers
  5. „ Epigenetyka a etiologia chorób neurodegeneracyjnych” Beata M. Gruber; Postepy Hig Med Dosw, 2011; 65: 542-551
KOMENTARZE
news

<Maj 2018>

pnwtśrczptsbnd
30
1
2
3
4
5
6
7
9
10
12
13
14
16
18
19
20
22
23
BioForum 2018
2018-05-23 do 2018-05-24
MedTrends
2018-05-23 do 2018-05-24
26
27
28
29
30
31
1
2
3
Newsletter