Эпигенетика - наука о влиянии внешних факторов на генетику, о том, как меняется геном в зависимости от условий среды обитания.
Яркий пример проявления эпигенетики - это превращение бабочки из гусеницы. Как один и тот же геном может проявляться в таких разных существах. Все дело в переключателях, которые как архитекторы манипулируют генами, указывая им, кто и когда должен экспрессироваться. А как же наши с вами клетки, кто говорит клетке, что она должна стать нейроном или что она должна вырабатывать инсулин. Гены - это кирпичики, из которых эпигеном строит нас с вами.
Существует 3 основных типа эпигенетической регуляции:
Метилирование ДНК - прикрепление метильных групп к генетической последовательности, с целью прекращения экспрессии помеченного гена. То есть метильный радикал(ch3) блокирует считывание информации.
Второй механизм - это модификация гистоновых хвостов. Гистоны - это крупные белки, на которые накручиваются некоторые последовательности ДНК. Такой комплекс называется нуклеосомой, катушкой с намотанной на нее ДНК. От гистонов торчат их хвосты, на которые могут прикрепляться другие сигнальные белки, в зависимости от которых ДНК будет более или менее плотно наматываться на катушку, что ведет за собой недоступность или наоборот доступность некоторых генетических последовательностей для считывания.
Хроматин - это все нуклеосомы клетки, гетерохроматин - это состояние нуклеосом, когда ДНК намотано на гистоны особенно плотно, чтобы все подконтрольные нуклеотидные последовательности были недоступны для считывания.
Третий механизм - это РНК-интерференция. Особые участки мусорной ДНК, когда-то считавшейся ненужной, потому что она не кодирует белки, несут информацию об особых микроРНК. МикроРНК - это особые молекулы, представляющие собой небольшие одноцепочечные последовательности нуклеотидов. При транскрипции таких некодирующих белки участков образуется двухцепочечная РНК, которая разрезается на небольшие одноцепочечные фрагменты(микроРНК) специальным белком Dicer. Затем такие фрагменты соединяются с комплексом RISC, ищут комплементарные им иРНК и разрезаются прикрепленным к ним комплексом. Эти небольшие молекулы помимо внутриклеточного противовирусного иммунитета выполняют регуляцию экспрессии собственных белков. Белки воспроизводятся согласно генам, но именно микроРНК определяют их численность.
Все эти механизмы связаны, в большей степени, с окружающей средой, в которой мы находимся. Наиболее заметно ее влияние на развивающиеся в утробе матери эмбрионы. Они представляют собой чистый лист практически без эпигенетических изменений. Эмбрион должен получить информацию об условия среды обитания, чтобы лучшим образом модифицировать себя. Каким ему предпочтительнее быть: высоким или маленьким, умным или сильным, худым или полным. Так, если эмбрион получает мало питательных веществ, он может заложить большее количество жировых клеток или приобрести экономный метаболизм, чтобы эффективнее сохранять питательные вещества и не расходовать их зря. Эпигенетика - это также и рост ваших мышц, которые получают сигналы о том, что они должны приспособиться к внешним нагрузкам и активнее экспрессировать актин и миозин или укрепить кости, для минимизации травм. Эпигенетика - это все что вы делаете и употребляете, все о чем вы думаете. Даже мысли могут оставить следы в эпигеноме.
Фолиевая кислота - самый известный участник эпигенетической регуляции, она поставляет для нас метильные группы(ch3).
Эпигенетика - это новая веха в науке, убирающая генетику на второй план. Множество болезней связаны именно с эпигенетической регуляцией, на которую воздействовать сравнительно проще, чем на генетические изменения. Также эпигенетика дарит возможность искать новые способы борьбы с ранее неизлечимыми болезнями. Можно по-новому взглянуть на онкологию, со стороны эпигенетики. Теперь мы можем научиться ставить метильные группы на онкогены или вводить микроРНК, блокирующие вредоносные или наоборот, важные для жизнедеятельности раковой клетки белки. МикроРНК могут стать новыми онкомаркерами, позволяющими выявить на ранней стадии, например, рак толстой кишки, который так сложно победить на поздних этапах. Эпигенетика очень пластична, она не требует хирургического вмешательства, ее можно научиться регулировать
Ученые уже секвенировали геном человека, теперь пришло время эпигенома. Его расшифровка обещает подарить неописуемый прогресс в лечении, понимании и диагностике болезней. Мы сможем победить рак, сможем лечить метаболический синдром и победить депрессию.
Эпигенетика говорит всем людям - ваш образ жизни - это главная часть вашего здоровья.
