წამყვანმა სამედიცინო ჟურნალმა Lancet-მა 2010 წელს გამოაქვეყნა კრიტიკული სტატია ყურადღების დეფიციტის ჰიპერაქტიურობის აშლილობის (ADHD) და მემკვიდრეობის შესახებ.

ამ სტატიის ავტორებმა მკაცრად გააკრიტიკეს ის ფაქტი, რომ ფარმაცევტები და კონსერვატიული ექიმები მიზანმიმართულად და განზრახ არასწორ კომუნიკაციას უწევენ პაციენტს, როდესაც საქმე ეხება ისეთ ტერმინს, როგორიცაა მემკვიდრეობა. ხალხს ეუბნებიან, რომ ეს დაავადება მემკვიდრეობითია და, შესაბამისად, განუკურნებელია. ამ სტრატეგიის იდეა არის თერაპიული დამოკიდებულების განვითარება, რომელიც ძალიან მოსახერხებელია. ფარმაცევტული ინდუსტრიამედიკამენტების გასაყიდად.

ეპიგენეტიკის წყალობით ჩვენ ვიცით, რომ ADHD არის ეპიგენეტიკური დაავადება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ADHD გამოწვეულია არა ფატალური მემკვიდრეობითი ფაქტორით (დნმ-ის შეცდომები), არამედ გენების შექცევადი ურთიერთქმედებით მათ გარემოსთან. ეს ხსნის იმ ფაქტს, რომ ჰიპერაქტიურობის სინდრომის მქონე მოზრდილები და ბავშვები ხედავენ ყველა სიმპტომის სწრაფ გაუმჯობესებას, როდესაც მათი დიეტა იცვლება.

გენეტიკაარის მეცნიერება, რომელიც აღწერს მემკვიდრეობას დნმ-ის ჩაწერის შეუქცევად შეცდომებზე დაყრდნობით.

ეპიგენეტიკაარის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს გარე ფაქტორების გავლენას გენების ფუნქციონირებაზე. ეპიგენეტიკა სწავლობს პრობლემის არსს, განსაკუთრებით ცილების რეპროდუქციის (სინთეზის) შეცდომებს.

ნუტრიგენომიკაარის ეპიგენეტიკის სპეციალობა და სწავლობს კვების გავლენას გენების ფუნქციონირებაზე.

ამრიგად, გენეტიკასა და ეპიგენეტიკას განსხვავებული პერსპექტივები აქვთ პაციენტის პრობლემაზე. გენეტიკაში პაციენტი არის მისი ავადმყოფობის „მსხვერპლი“, ამ შემთხვევაში მხოლოდ სიტუაციის „კონტროლის ქვეშ“ შენახვა შეგვიძლია. ეპიგენეტიკა ფოკუსირებულია მიზეზობრივ ფაქტორებზე. ეს ნიშნავს, რომ როდესაც პირობები იცვლება გარემოპაციენტს შეუძლია დაიბრუნოს კონტროლი საკუთარ ჯანმრთელობაზე.

გენეტიკური და ეპიგენეტიკური დაავადებები

გენეტიკური დაავადება, რომელიც გამოწვეულია ამა თუ იმ გენის დეფექტით, ეხება მონოგენეტურ დაავადებებს. ეს ნიშნავს, რომ დაავადება გამოწვეულია ერთი დეფექტური გენით. გენი შედგება სპეციფიკური კოდებისგან, რომლებსაც ჩვენ დნმ-ს ვუწოდებთ. ამ კოდებში შეიძლება მოხდეს შეცდომები (მუტაციები). ერთ-ერთი ასეთი მუტაცია შეიძლება იყოს მემკვიდრეობითი მონოგენეტიკური დაავადების საფუძველი.

გენეტიკური დაავადებებისგან განსხვავებით, ეპიგენეტიკური დარღვევები არ არის გამოწვეული დნმ-ის მუტაციით, არამედ გამოწვეულია გარემო ფაქტორებით, როგორიცაა: საკვები, ტრავმული გამოცდილება, პრენატალური სტრესი და სხვადასხვა ქიმიკატები. მოლეკულური თვალსაზრისით, ყველა ამ გარემო ფაქტორს შეუძლია ჩართოს ან გამორთოს კონკრეტული გენები. გენეტიკური დაავადებები(„მართლწერის შეცდომები“ დნმ-ის ჩანაწერში) გვხვდება 0,5%-ში მემკვიდრეობითი დაავადებები. გენეტიკური დაავადებები, როგორც წესი, შეუქცევადია (მაგალითად, დაუნის სინდრომი).

ეპიგენეტიკური დაავადებები არის გენის ფუნქციონირების დარღვევა, რომელშიც დნმ ხელუხლებელი რჩება. ეპიგენეტიკური დაავადებაშეიძლება წარმოიშვას ორი გზით.

1. პირველი გზა არის თანდაყოლილი (საშვილოსნოში ან როდესაც არაჯანსაღი გენები გადაეცემა მამისგან ან დედისგან).
2. მეორე გზა არის შეძენილი მდგომარეობა, როდესაც ვინმეს, მაგალითად, უვითარდება ტიპი 2 დიაბეტი არაჯანსაღი ცხოვრების წესით. მეორე გზა გარედან გავლენებს ეხება - ეპიგენეტიკური ფაქტორი, მაგალითად, დაუბალანსებელი დიეტა ან ნარკოტიკების მოხმარება. ამ კატეგორიაში ასევე შედის ყველაზე მეტად გონებრივი და ქრონიკული დაავადებები, რომლებიც ჩვეულებრივ შექცევადია. როგორც კი ადამიანი აღადგენს გენების მუშაობას (მაგალითად, შესაბამისი დიეტის გამოყენებით), სიმპტომები ქრება.

ყურადღების დეფიციტის ჰიპერაქტიურობის დარღვევა (ADHD) - კორექციის შესახებ ინტეგრაციული მედიცინის თვალსაზრისით.

სასწავლო მასალები შესწავლისა და პრაქტიკაში გამოყენებისთვის:

ყურადღების დეფიციტის ჰიპერაქტიურობის დარღვევა (ADHD) - კორექციის შესახებ ინტეგრაციული მედიცინის თვალსაზრისით. დეტალები
ოჰ, ეს "უხერხული" ბავშვები. დეტალები
ჩვენი შვილების ჯანმრთელობა: აუტიზმი, მძიმე მეტალები, ჰიპერაქტიურობის სინდრომი. დეტალები

საინტერესო სტატია? მოიწონეთ, დააკომენტარეთ, გაუზიარეთ მეგობრებს!!!

გენეტიკა ვარაუდობს და ეპიგენეტიკა განკარგავს.

გენეტიკა ვარაუდობს და ეპიგენეტიკა განკარგავს. რატომ უნდა მიიღონ ორსულებმა ფოლიუმის მჟავა?

მე ყოველთვის ერთი მაოცებდა საინტერესო ფაქტი- რატომ ცდილობს ზოგი ასე გულმოდგინედ ხელმძღვანელობას ჯანსაღი ცხოვრების წესისიცოცხლე, არ მოწიო, დაიძინე დღე-ღამეში განსაზღვრული საათების რაოდენობა, ჭამე ყველაზე ახალი და ყველაზე ნატურალური პროდუქტებიერთი სიტყვით, ყველაფრის გაკეთება, რაზეც ექიმებს და დიეტოლოგებს მოსწონთ ასე ინსტრუქციულად ლაპარაკი, ხანდახან ისინი ბევრად ნაკლებად ცხოვრობენ, ვიდრე მძიმე მწეველები ან კარტოფილები, რომლებიც ამჯობინებენ დიდად არ შემოიფარგლონ საკვებში? იქნებ ექიმები უბრალოდ გაზვიადებენ?

Რა ხდება?

საქმე იმაშია, რომ ჩვენი სხეულის უჯრედებს მეხსიერება აქვთ და ეს უკვე კარგად დადასტურებული ფაქტია.

ჩვენი უჯრედები თავიანთ ბირთვებში შეიცავს გენების იგივე კომპლექტს - დნმ-ის სექციებს, რომლებიც ატარებენ ინფორმაციას ცილის ან რნმ-ის მოლეკულის შესახებ, რომელიც განსაზღვრავს ორგანიზმის განვითარების გზას მთლიანობაში. მიუხედავად იმისა, რომ დნმ-ის მოლეკულა ყველაზე გრძელი მოლეკულაა ადამიანის სხეული, რომელიც შეიცავს სრულ გენეტიკურ ინფორმაციას ინდივიდის შესახებ, დნმ-ის ყველა ნაწილი არ მუშაობს თანაბრად ეფექტურად. თითოეულ კონკრეტულ უჯრედში შეუძლია მუშაობა სხვადასხვა სფეროებშიმაკრომოლეკულები და ადამიანის გენების უმეტესობა სრულიად არააქტიურია. დნმ-ის გენების წილი, რომელიც აკოდირებს ცილას ადამიანებში, შეადგენს გენომის 2%-ზე ნაკლებს და სინამდვილეში ისინი ითვლებიან ყველა გენეტიკური მახასიათებლის მატარებლებად. ის გენები, რომლებიც ატარებენ ძირითად ინფორმაციას უჯრედის სტრუქტურის შესახებ, უბრალოდ აქტიურია უჯრედის მთელი სიცოცხლის განმავლობაში, მაგრამ რიგი სხვა გენები "მუშაობენ" პერიოდულად და მათი მუშაობა დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე და პარამეტრზე, მათ შორის გარეზე.

საკმარისია დიდი რიცხვიმემკვიდრეობითი დაავადებები, რომელთა შორის გამოირჩევა გენური დაავადებები - ეგრეთ წოდებული მონოგენური დაავადებები, რომლებიც წარმოიქმნება დნმ-ის გენის დონეზე დაზიანებით - ეს არის ნახშირწყლების, ლიპიდების, სტეროიდების, პურინების და პირიმიდინების, ბილირუბინის, ლითონების მეტაბოლიზმის მრავალი დაავადება. შემაერთებელი ქსოვილიდა ასე შემდეგ. ცნობილია, რომ კონკრეტული დაავადებისადმი მიდრეკილება ხშირად მემკვიდრეობითია, ამიტომ ადამიანი შეიძლება იყოს მხოლოდ სტრუქტურული გენების მუტაციების მატარებელი და არ განიცადოს გენეტიკური დაავადება.

ძეგლი ციტოლოგიისა და გენეტიკის ინსტიტუტთან, SB RAS, აკადემგოროდოკი, ნოვოსიბირსკი

ადამიანის სხეულში არსებობს გენის ექსპრესიისა და უჯრედების დიფერენციაციის კონტროლის სპეციალური მექანიზმები, რომლებიც გავლენას არ ახდენენ თავად დნმ-ის სტრუქტურაზე. „რეგულატორები“ შეიძლება განთავსდეს გენომში ან წარმოადგენენ უჯრედებში სპეციალურ სისტემებს და აკონტროლებენ გენების მუშაობას სხვადასხვა ხასიათის გარე და შიდა სიგნალებზე. ასეთი პროცესები არის ეპიგენეტიკის ნამუშევარი, რომელიც კვალს ტოვებს თუნდაც სუპერაყვავებულ გენეტიკას და ეს უკანასკნელი შეიძლება საბოლოოდ ვერ განხორციელდეს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეპიგენეტიკა იძლევა ახსნას, თუ როგორ შეიძლება გარემო ფაქტორებმა გავლენა მოახდინოს გენოტიპზე სხვადასხვა გენების „გააქტიურებით“ ან „გამორთვის“ გზით. Ნობელის ლაურეატიბიოლოგიასა და მედიცინაში პიტერ მედავარმა, რომლის ტევადი გამოხატულება მოთავსებულია სტატიის სათაურში, ძალიან ზუსტად ჩამოაყალიბა ეპიგენეტიკის გავლენის მნიშვნელობა საბოლოო შედეგზე.

რა არის და რითი ჭამენ?

ეპიგენეტიკა ძალიან ახალგაზრდა მეცნიერებაა: მისი არსებობა ას წელზე ნაკლებია, რაც, თუმცა, ხელს არ უშლის მას ბოლო ათწლეულის ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიული დისციპლინის სტატუსში ყოფნას. ეს მიმართულება იმდენად პოპულარულია, რომ ბოლო დროს საკმაოდ ხშირად ჩნდება შენიშვნები ეპიგენეტიკური კვლევის შესახებ, ორივე სერიოზული სამეცნიერო ჟურნალები, და ყოველთვიურ ჟურნალებში მკითხველთა ფართო სპექტრისთვის.

თავად ტერმინი გაჩნდა 1942 წელს და ის გამოიგონა ნისლიანი ალბიონის ერთ-ერთმა ყველაზე ცნობილმა ბიოლოგმა - კონრად ვადინგტონმა. და ეს ადამიანი ცნობილია, პირველ რიგში, იმით, რომ სწორედ მან ჩაუყარა საფუძველი ინტერდისციპლინურ მიმართულებას, რომელიც 1993 წელს დაასახელა ტერმინით "სისტემური ბიოლოგია" და აერთიანებს ბიოლოგიასა და რთული სისტემების თეორიას.

კონრად ჰალ ვადინგტონი (1905-1975)

გერმანელი ნეირომეცნიერის პიტერ სპორკის წიგნში „კითხვა დნმ-ის ხაზებს შორის“, ამ ტერმინის წარმოშობა შემდეგნაირად არის განმარტებული - ვადინგტონმა შესთავაზა სახელი, რომელიც იყო რაღაც ტერმინს „გენეტიკას“ და „ეპიგენეზის“ შორის, რომელიც მოვიდა. ჩვენ არისტოტელეს ნაშრომებიდან - ასე რომ, როდესაც მას ეწოდა დოქტრინა ორგანიზმის თანმიმდევრული ემბრიონული განვითარების შესახებ, რომლის დროსაც ხდება ახალი ორგანოების ფორმირება. თარგმნა ბერძნულიდან ეპინიშნავს "ზემოთ, ზევით, ზევით", ეპითენეტიკა ჰგავს რაღაც "ზემოთ" გენეტიკას.
თავდაპირველად, ეპიგენეტიკას ეპყრობოდნენ ძალიან უარყოფითად, რაც, რა თქმა უნდა, გაურკვეველი იდეების შედეგი იყო იმის შესახებ, თუ როგორ შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა ეპიგენეტიკური სიგნალები სხეულში და რა შედეგები შეიძლება მოჰყვეს მათ. კონრად ვადინგტონის ნაშრომების გამოქვეყნების დროს სამეცნიერო სამყაროში მიმოფანტული ვარაუდები ტრიალებდა და თავად თეორიის ხერხემალი ჯერ კიდევ არ იყო აგებული.
მალე გაირკვა, რომ უჯრედში ერთ-ერთი ეპიგენეტიკური სიგნალია დნმ-ის მეთილაცია, ანუ მეთილის ჯგუფის (-CH3) დამატება დნმ-ის მატრიცის ციტოზინის ბაზაზე. აღმოჩნდა, რომ დნმ-ის ამგვარი მოდიფიკაცია იწვევს გენის აქტივობის შემცირებას, ვინაიდან ამ პროცესმა შეიძლება გავლენა მოახდინოს ტრანსკრიფციის დონეზე. სწორედ ამ მომენტიდან განიცადა ეპიგენეტიკა რეინკარნაციას და საბოლოოდ გადაიქცა მეცნიერების სრულფასოვან დარგად.
1980-იან წლებში გამოქვეყნდა ნაშრომი, რომელმაც აჩვენა, რომ დნმ-ის მეთილაცია დაკავშირებულია გენების რეპრესიასთან - „გაჩუმებასთან“. ეს ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს ყველა ევკარიოტში საფუარის გარდა. ჩვენმა თანამემამულეებმა მოგვიანებით აღმოაჩინეს ევკარიოტულ ორგანიზმებში დნმ-ის მეთილაციის ქსოვილური და ასაკობრივი სპეციფიკა და ასევე აჩვენეს, რომ გენომის ფერმენტული მოდიფიკაცია არეგულირებს გენის ექსპრესიას და უჯრედების დიფერენციაციას. ცოტა მოგვიანებით დადასტურდა, რომ დნმ-ის მეთილაციის კონტროლი შესაძლებელია ჰორმონალურად.
პროფესორი მოშე ზიფი (მაკგილის უნივერსიტეტიდან, კანადა) ამგვარ ფიგურალურ შედარებას იძლევა: „მოდით წარმოვიდგინოთ დნმ-ში არსებული გენები, როგორც მშობლებისგან მიღებული ნუკლეოტიდური ასოებისგან შემდგარი წინადადებები. შემდეგ მეთილაცია ჰგავს პუნქტუაციის ნიშნების მოწყობას, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს ფრაზების მნიშვნელობაზე, ფრაზების აქცენტებზე, აბზაცებად დაყოფაზე. შედეგად, მთელი ეს „ტექსტი“ სხვადასხვა ორგანოში – გულში, ტვინში და ა.შ. განსხვავებულად იკითხება. და, როგორც ახლა ვიცით, ასეთი „სასვენი ნიშნების“ განთავსება ასევე დამოკიდებულია იმ სიგნალებზე, რომლებსაც ვიღებთ გარედან. როგორც ჩანს, ეს მექანიზმი ხელს უწყობს უფრო მოქნილად ადაპტირებას გარე სამყაროს ცვალებად გარემოებებთან“.
დნმ-ის მეთილაციის გარდა, არსებობს სხვადასხვა ხასიათის არაერთი ეპიგენეტიკური სიგნალი - დნმ-ის დემეთილაცია, ჰისტონის კოდი (ჰისტონის მოდიფიკაცია - აცეტილაცია, მეთილაცია, ფოსფორილაცია და სხვა), ქრომატინის ელემენტების განლაგება, გენების ტრანსკრიპციული და ტრანსლაციური რეპრესია მცირე რაოდენობით. რნმ-ები. საინტერესოა, რომ ამ პროცესებიდან ზოგიერთი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული და ურთიერთდამოკიდებულიც კი - ეს ხელს უწყობს გენების შერჩევით ფუნქციონირებაზე ეპიგენეტიკური კონტროლის საიმედოდ განხორციელებას.

შევეცადოთ გავიგოთ საფუძვლები

უადინგტონის აზრით, ეპიგენეტიკა არის „ბიოლოგიის ფილიალი, რომელიც სწავლობს მიზეზობრივ ურთიერთქმედებებს გენებსა და მათ პროდუქტებს შორის, რომლებიც ქმნიან ფენოტიპს“. თანამედროვე კონცეფციების თანახმად, მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმების ფენოტიპი არის ონტოგენეზიაში დიდი რაოდენობით გენის პროდუქტების ურთიერთქმედების შედეგი. ამრიგად, განვითარებადი ორგანიზმის გენოტიპი რეალურად არის ეპიგენოტიპი. ეპიგენოტიპის მუშაობა საკმაოდ მჭიდროდ არის კოორდინირებული და ადგენს განვითარების გარკვეულ მიმართულებას. თუმცა, ამ მიმართულების გარდა, რომელიც საბოლოოდ იწვევს მოსახლეობისთვის მთავარი ფენოტიპური ხაზის რეალიზებას (ნორმის ფენოტიპი), არსებობს „ბილიკები“ - ქვეტრაექტორიები, რომელთა გამო სტაბილური, მაგრამ ნორმისგან განსხვავებული ფენოტიპური მდგომარეობებია. მიხვდა. ასე ხდება ონტოგენეზის პოლივარიანტობის რეალიზება.
საინტერესოა ვიფიქროთ იმაზე, რომ განვითარებადი ინდივიდის ყველა უჯრედი თავდაპირველად ტოტიპოტენტურია, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათ აქვთ განვითარების იგივე პოტენციალი და შეუძლიათ წარმოქმნან სხეულის ნებისმიერი ტიპის უჯრედები. დროთა განმავლობაში ხდება დიფერენციაცია, რომლის დროსაც უჯრედები იძენენ განსხვავებულ თვისებებს და ფუნქციებს, ხდებიან ნეირონები, ერითროციტები, მიოციტები და ა.შ. თვისებების განსხვავება ხდება სხვადასხვა გენის შაბლონების გამოხატვის გამო: განვითარების გარკვეულ ეტაპებზე უჯრედი იღებს სპეციალურ სიგნალებს, მაგალითად, ჰორმონალური ხასიათის, რომლებიც ახორციელებენ ამა თუ იმ ეპიგენეტიკურ „მარშრუტს“, რაც იწვევს უჯრედების დიფერენციაციას.
კონრად ვადინგტონმა წარადგინა წარმატებული მეტაფორა - „ეპიგენეტიკური ლანდშაფტი“, რომლის წყალობითაც ნათელი ხდება ბუნებრივი და გარემო ფაქტორების გავლენის მექანიზმი ახალგაზრდა ევკარიოტული ორგანიზმის განვითარებაზე. ონტოგენეზის პროცესი არის შესაძლებლობების ველი, რომელიც წარმოადგენს ეპიგენეტიკური ტრაექტორიების სერიას, რომლის გასწვრივაც გზა დგება ინდივიდის განვითარებაში ზიგოტიდან ზრდასრულ მდგომარეობაში. ამ ლანდშაფტის ყოველი „დაბლობი“ არსებობს მიზეზის გამო – იწვევს ქსოვილის ან ორგანოს, ზოგჯერ კი მთელი სისტემის ან ორგანიზმის ნაწილის წარმოქმნას. ტრაექტორიებს, რომლებიც უპირატესობას იძენს, უადინგტონის ნამუშევრებში კრეოდებს უწოდებენ, ხოლო ბორცვებსა და ქედებს, რომლებიც ჰყოფენ ტრაექტორიებს, ეწოდება რეპელერები - „რეპულსორები“. გასული საუკუნის 40-იან წლებში მეცნიერებს წარმოდგენაც არ ჰქონდათ გენომის ფიზიკური მოდელის შესახებ, ამიტომ ვადინგტონის წინადადებები ნამდვილი რევოლუცია იყო.

ეპიგენეტიკური ლანდშაფტი ვადინგტონის მიხედვით

განვითარებადი ორგანიზმი არის ბურთი, რომელსაც შეუძლია გორვა, მისი განვითარების სხვადასხვა „ვარიაციების“ შემდეგ. რელიეფი აწესებს გარკვეულ შეზღუდვებს ბურთის ტრაექტორიაზე, როდესაც ის ბორცვიდან ეშვება. გარე გარემოდან მომდინარე ფაქტორმა შეიძლება გავლენა მოახდინოს ბურთის მსვლელობის ცვლილებაზე, რითაც მოახდინოს ბურთის ჩავარდნის პროვოცირება უფრო ღრმა ღრუში, საიდანაც გამოსვლა არც ისე ადვილია.
უფსკრული ეპიგენეტიკურ ღრუებს შორის არის კრიტიკული წერტილები ახალგაზრდა ორგანიზმისთვის, რომელშიც განვითარების პროცესი მკაფიო ფორმებს იღებს, მათ შორის გარემო ფაქტორებზე დამოკიდებულებით. დამაკავშირებელ ღეროებს შორის გადასვლები მიუთითებს განვითარებას ძირითად ცვლილებებს შორის, ხოლო ღეროების ფერდობები ახასიათებს ამ პროცესის სიჩქარეს: ნაზი ღეროები შედარებით სტაბილური პირობების ნიშანია, ხოლო ციცაბო ფერდობები სწრაფი ცვლილებების სიგნალია. ამავდროულად, გარდამავალ წერტილებში გარე ფაქტორები უფრო მეტს იწვევს სერიოზული შედეგები, ხოლო ლანდშაფტის სხვა უბნებზე მათი გავლენა შესაძლოა უმნიშვნელო იყოს. ეპიგენეტიკური ლანდშაფტის იდეის სილამაზე მდგომარეობს იმაში, რომ ის კარგად ასახავს განვითარების ერთ-ერთ პრინციპს: თქვენ შეგიძლიათ მიხვიდეთ ერთსა და იმავე შედეგამდე სრულიად განსხვავებული გზით.

ეპიგენეტიკური ლანდშაფტის კრიტიკული წერტილები, ანალოგია ბურთთან: 2 შესაძლო ტრაექტორია

ეპიგენეტიკური ტრაექტორიის აგების შემდეგ უჯრედები თავისუფლად ვეღარ გადაუხვევენ განვითარების გზას - ასე წარმოიქმნება ევკარიოტული ორგანიზმი ზიგოტიდან, ერთი „საწყისი“ უჯრედიდან, უჯრედების ნაკრებით, რომლებიც სრულიად განსხვავებულია გარეგნულად და. ფუნქციები. ამრიგად, ეპიგენეტიკური მემკვიდრეობა არის გენის ექსპრესიის ნიმუშის მემკვიდრეობა.

ეპიგენეტიკური ლანდშაფტის თეორიის ილუსტრაცია. მოვლენების განვითარების ვარიანტები

კონკრეტული ინდივიდის მორფოგენეზის აღწერის გარდა, სავსებით შესაძლებელია ვისაუბროთ მოსახლეობის ეპიგენეტიკურ ლანდშაფტზე, ანუ კონკრეტული პოპულაციისთვის რეალიზებული ფენოტიპის პროგნოზირებადობაზე, შესაძლო ცვლადი ნიშან-თვისებების შედარებითი სიხშირის ჩათვლით.

ფოლიუმის მჟავა და არა შემთხვევითი ავარიები

ერთ-ერთი პირველი საჩვენებელი ექსპერიმენტი, რომელიც აჩვენა, რომ ეპიგენეტიკა ნამდვილად „განკარგავს“, ჩაატარეს პროფესორმა რენდი ჟირტლმა და პოსტდოქტორმა რობერტ უოტერლენდმა დიუკის უნივერსიტეტიდან, აშშ. მათ შეიტანეს აგუტის გენი ნორმალურ ლაბორატორიულ თაგვებში. აგუტი ან, როგორც მათ ასევე უწოდებენ, "სამხრეთ ამერიკის ოქროს კურდღლები" - მღრღნელების რიგის ძუძუმწოვრების გვარი, გარეგნულად მსგავსი. გვინეის ღორები. ამ მღრღნელებს აქვთ ოქროსფერი ქურთუკი, ზოგჯერ კი ნარინჯისფერი ელფერით. თაგვების გენომში ინტეგრირებული „უცხო“ გენმა განაპირობა ის, რომ ლაბორატორიულმა თაგვებმა ფერი იცვალეს - მათი ქურთუკი ყვითელი გახდა. თუმცა, აგუტის გენმა თაგვებს გარკვეული უბედურება მოუტანა: მისი დანერგვის შემდეგ ცხოველებმა შეიძინეს ჭარბი წონა, ასევე დიაბეტის და კიბოსადმი მიდრეკილება. ასეთმა თაგვებმა მოიყვანეს არაჯანსაღი შთამომავლობა, იგივე მიდრეკილებით. თაგვები ოქროსფერი იყო.

საყვარელი აგუტი (Dasyprocta aguti)

თუმცა, ექსპერიმენტატორებმა მაინც მოახერხეს ცუდი გენის „გამორთვა“ დნმ-ის ნუკლეოტიდების შეცვლის გარეშე. ორსული მდედრი ტრანსგენური თაგვები მოათავსეს მეთილის ჯგუფების წყარო ფოლიუმის მჟავით გამდიდრებულ სპეციალურ დიეტაზე. შედეგად, დაბადებული თაგვები აღარ იყვნენ ოქროსფერი, არამედ ბუნებრივი ფერის.

რატომ მუშაობდა ფოლიუმის მჟავა? რაც უფრო მეტი მეთილის ჯგუფი მოდიოდა საკვებიდან განვითარებად ემბრიონში, მით მეტი შესაძლებლობა ჰქონდათ ფერმენტებს, დაეწყოთ მეთილის ჯგუფის დამატება ემბრიონის დნმ-ში, რაც დეაქტივირებული იყო. შესაძლო მოქმედებაგენი. პროფესორმა ჟირტლმა კომენტარი გააკეთა თავის ექსპერიმენტზე და მის შედეგებზე: „ეპიგენეტიკა ამტკიცებს, რომ ჩვენ ვართ პასუხისმგებელი ჩვენი გენომის მთლიანობაზე. ადრე ვფიქრობდით, რომ მხოლოდ გენები განსაზღვრავენ ვინ ვართ. დღეს ჩვენ ზუსტად ვიცით, რომ ყველაფერი, რასაც ვაკეთებთ, ყველაფერი, რასაც ვჭამთ, ვსვამთ ან ვეწევით, გავლენას ახდენს ჩვენი გენების გამოხატულებაზე და მომავალი თაობების გენებზე. ეპიგენეტიკა გვთავაზობს თავისუფალი არჩევანის ახალ კონცეფციას“.

პროფესორი რენდი ჟირტლი და მისი ტრანსგენური თაგვები

არანაკლებ საინტერესო შედეგებს მიაღწია მაიკლ მინიმ მაკგილის უნივერსიტეტიდან, მონრეალში, კანადა, ვირთხებზე დაკვირვებით, რომლებიც ზრდიდნენ შთამომავლობას. თუ ვირთხის ლეკვები დაბადებიდან მუდმივად იღებდნენ დედის ყურადღებას და ზრუნვას, მაშინ ისინი იზრდებოდნენ მშვიდი ხასიათით და საკმაოდ ჭკვიანები. პირიქით, ვირთხების ლეკვები, რომელთა დედები თავიდანვე უგულებელყოფდნენ მათ შთამომავლობას და ნაკლებად ზრუნავდნენ მათზე, იზრდებოდნენ შეშინებულები და ნერვიულები. როგორც გაირკვა, მიზეზი ეპიგენეტიკურ ფაქტორებში იყო: დედა ვირთხების მოვლა ბავშვებზე აკონტროლებდა გენების მეთილაციას, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ჰიპოკამპში გამოხატულ კორტიზოლის სტრესის რეცეპტორებზე რეაგირებაზე. სხვა ექსპერიმენტში, რომელიც ცოტა მოგვიანებით ჩატარდა, იგივე ფაქტორები განიხილებოდა ადამიანთან მიმართებაში. ექსპერიმენტი ჩატარდა მაგნიტურ-რეზონანსული გამოსახულების გამოყენებით და მიზნად ისახავდა მშობლების მიერ გაწეული ზრუნვას შორის რაიმე კავშირის დამყარებას ბავშვობადა მთლიანად ტვინის ორგანიზაცია. აღმოჩნდა, რომ ამ პროცესში მთავარ როლს დედის მზრუნველობა თამაშობს. ზრდასრულ ადამიანს, რომელიც ბავშვობაში დედის სიყვარულისა და ყურადღების ნაკლებობას განიცდიდა, უფრო პატარა ჰიპოკამპი ჰქონდა, ვიდრე ადამიანს, რომლის ბავშვობაც აყვავებული იყო. ჰიპოკამპი, როგორც ტვინის ლიმბური სისტემის ორგანო, უკიდურესად მრავალფუნქციურია და კომპიუტერის ოპერატიული მეხსიერების მსგავსია: ის მონაწილეობს ემოციების ფორმირებაში, განსაზღვრავს მეხსიერების სიძლიერეს, მონაწილეობს მოკლე-კონვერტაციის პროცესში. გრძელვადიანი მეხსიერება გადაიქცევა გრძელვადიან მეხსიერებასთან, დაკავშირებულია ყურადღების შეკავებასთან, პასუხისმგებელია აზროვნების სიჩქარეზე და მრავალი სხვასთან ერთად განსაზღვრავს ადამიანის მიდრეკილებას რიგი ფსიქიკური დაავადებამათ შორის პოსტტრავმული სტრესული აშლილობა.

ერიკ ნესტლერი, ფრიდმანის ტვინის ინსტიტუტის ნეირომეცნიერების პროფესორი Სამედიცინო ცენტრისინაის მთაზე, ნიუ-იორკი, აშშ, შეისწავლა დეპრესიის მექანიზმები იმავე თაგვებზე ჩატარებულ ექსპერიმენტებში. მშვიდი და მეგობრული თაგვები აგრესიულ პირებთან ერთად გალიებში მოათავსეს. ათი დღის შემდეგ ოდესღაც ბედნიერ და მშვიდ თაგვებს დეპრესიის ნიშნები გამოუვლინდათ: დაკარგეს ინტერესი გემრიელი საკვების მიმართ, საპირისპირო სქესთან ურთიერთობა, მოუსვენარი გახდნენ, ზოგიერთმა კი გამუდმებით ჭამდა, წონაში იმატა. ზოგჯერ აღმოჩნდა, რომ დეპრესიის მდგომარეობა სტაბილური იყო და სრული გამოჯანმრთელება მხოლოდ ანტიდეპრესანტებით მკურნალობის შემთხვევაში იყო შესაძლებელი. ექსპერიმენტიდან თაგვების ტვინის "დაჯილდოების სისტემის" დნმ უჯრედების შესწავლამ აჩვენა, რომ დაახლოებით 2000 გენმა შეცვალა ეპიგენეტიკური მოდიფიკაციის ნიმუში და მათგან 1200-ში გაიზარდა ჰისტონის მეთილაციის ხარისხი, რომლის დროსაც გენის აქტივობა თრგუნავს. როგორც გაირკვა, მსგავსი ეპიგენეტიკური ცვლილებები დაფიქსირდა დეპრესიულ მდგომარეობაში მყოფი ადამიანების თავის ტვინის დნმ-ში. რა თქმა უნდა, დეპრესია თავისთავად რთული მრავალპარამეტრიული პროცესია, მაგრამ, როგორც ჩანს, მას შეუძლია „გამორთოს“ ტვინის იმ არეალის გენები, რომლებიც დაკავშირებულია ცხოვრებით ტკბობასთან.

მაგრამ ბოლოს და ბოლოს, ყველა ადამიანი არ არის მგრძნობიარე დეპრესიის მიმართ ... იგივე მოხდა თაგვებთან - მღრღნელების დაახლოებით მესამედი თავიდან აიცილა ნეგატიურ მდგომარეობას, სტრესულ სიტუაციაში, მიუხედავად იმისა, რომ წინააღმდეგობა იყო გენის დონეზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ამ თაგვებს არ ჰქონდათ დამახასიათებელი ეპიგენეტიკური ცვლილებები. თუმცა, რეზისტენტულ თაგვებში, ეპიგენეტიკური ცვლილებები მოხდა უჯრედების სხვა გენებში, რომლებიც მდებარეობს ტვინის "დაჯილდოების სისტემის" ცენტრში. ამრიგად, შესაძლებელია ალტერნატიული ეპიგენეტიკური მოდიფიკაცია დამცავი ფუნქციადა სტრესისადმი წინააღმდეგობა არ არის გენეტიკურად განსაზღვრული მიდრეკილების არარსებობის შედეგი, არამედ ეპიგენეტიკური პროგრამის გავლენა, რომელიც ჩართულია ფსიქიკაზე ტრავმული ზემოქმედების დასაცავად და წინააღმდეგობის გაწევის მიზნით.

ნესტლერმა თავის მოხსენებაში ასევე აღნიშნა შემდეგი: „ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ „დამცავ“ გენებს შორის, რომლებიც ეპიგენეტიკურად შეცვლილია სტრესისადმი მდგრად თაგვებში, ბევრია, რომელთა აქტივობა ნორმალურად აღდგება დეპრესიულ მღრღნელებში, რომლებიც მკურნალობდნენ ანტიდეპრესანტებით. ეს ნიშნავს, რომ დეპრესიისკენ მიდრეკილ ადამიანებში ანტიდეპრესანტები ასრულებენ თავიანთ საქმეს, სხვა საკითხებთან ერთად, დამცავი ეპიგენეტიკური პროგრამების გააქტიურებით, რომლებიც ბუნებრივად მოქმედებს უფრო რეზისტენტულ პირებში. ამ შემთხვევაში, უნდა ვეძებოთ არა მხოლოდ ახალი, უფრო ძლიერი ანტიდეპრესანტები, არამედ ნივთიერებები, რომლებიც მობილიზებენ ორგანიზმის დამცავ სისტემებს.

თუ ჯიბეში სიგარეტის კოლოფი გაქვს...

არავისთვის არავისთვისაა საიდუმლო, რომ საზოგადოებაში პერიოდულად იფეთქებს მოწევის საკითხთან დაკავშირებული სერიოზული დავა. ჯიბეში სიგარეტის მოყვარულებს უყვართ აღნიშვნა, რომ ეს ჩვევა არ არის დადასტურებული, რომ საზიანოა, მაგრამ ეპიგენეტიკა აქაც მოულოდნელად გამოდის სცენიდან. საქმე იმაშია, რომ ადამიანს აქვს მნიშვნელოვანი p16 გენი, რომელსაც შეუძლია შეაფერხოს ონკოლოგიური სიმსივნეების განვითარება. ბოლო ათწლეულის განმავლობაში ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ზოგიერთი ნივთიერება შეიცავს თამბაქოს კვამლი, აიძულეთ p16 გამორთოს, რაც, რა თქმა უნდა, არაფერ კარგს არ იწვევს. მაგრამ - აი რა არის საინტერესო! - ცილის ნაკლებობა, რომლის გამომუშავებაზე პასუხისმგებელია p16, - დაბერების პროცესების საცობი. ჩინეთიდან მეცნიერები ამტკიცებენ, რომ თუ გენი ორგანიზმისთვის სწორად და უსაფრთხოდ გამორთულია, შესაძლებელია კუნთების დაკარგვის და ლინზების დაბინდვის პროცესების გადადება.

ნორმალურად მოქმედ, ჯანმრთელ და სრულ უჯრედში გენები, რომლებიც იწვევენ ონკოლოგიური სიმსივნის წარმოქმნას, არააქტიურია. ეს გამოწვეულია ამ ონკოგენების პრომოტორების (საწყისი „ადგილები“ ​​სპეციფიური ტრანსკრიფციისთვის) მეთილირებით, რომელსაც ეწოდება CpG კუნძულები. დნმ-ში აზოტოვანი ფუძეები ციტოზინი (C) და გუანინი (G) დაკავშირებულია ფოსფორით, ხოლო ერთი კუნძული შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე ათასამდე ბაზას და ყველა გენის პრომოტორების დაახლოებით 70%-ს აქვს ეს კუნძულები.

თიმინი (წითელი), ადენინი (მწვანე), ციტოზინი (ლურჯი)გუანინი (შავი) - რბილისათამაშოები

ალკოჰოლის აცეტალდეჰიდი, ადამიანის ორგანიზმში ეთანოლის დამუშავების ქვეპროდუქტი, ისევე როგორც თამბაქოში ნაპოვნი ზოგიერთი ნივთიერება, აფერხებს დნმ-ზე მეთილის ჯგუფების წარმოქმნას, რაც ააქტიურებს მიძინებულ ონკოგენებს. ცნობილია, რომ ჩანასახის უჯრედების ყველა მუტაციის 60%-მდე ხდება ზუსტად CpG კუნძულებზე, რაც არღვევს გენომის სწორ ეპიგენეტიკურ რეგულაციას. მეთილის ჯგუფები ჩვენს ორგანიზმში ხვდება საკვებით, ვინაიდან ჩვენ არ ვაწარმოებთ არც ფოლიუმის და არც მეთიონინის ამინომჟავებს - CH3 ჯგუფების მდიდარ წყაროებს. თუ ჩვენი დიეტა არ შეიცავს ამ ამინომჟავებს, მაშინ დნმ-ის მეთილაციის პროცესების დარღვევა გარდაუვალია.

განვითარებული მოვლენები და სამომავლო გეგმები

ბოლო წლების განმავლობაში, ეპიგენეტიკამ მოახერხა მნიშვნელოვანი ზრდა ტექნოლოგიაში. მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (აშშ) ერთ-ერთ მიმოხილვაში ეპიგენეტიკა დასახელებულია ათ ყველაზე მნიშვნელოვან ტექნოლოგიას შორის, რომელსაც უახლოეს მომავალში შეუძლია შეცვალოს სამყარო და უზრუნველყოს უდიდესი გავლენაკაცობრიობაზე.
მოშე ზიფმა კომენტარი გააკეთა არსებულ ვითარებაზე: „გენეტიკური მუტაციებისგან განსხვავებით, ეპიგენეტიკური ცვლილებები პოტენციურად შექცევადია. მუტაციური გენი, დიდი ალბათობით, ვერასოდეს შეძლებს ნორმალურ მდგომარეობას დაუბრუნდეს. ერთადერთი გამოსავალი ამ სიტუაციაში არის ამ გენის მოჭრა ან დეაქტივაცია ყველა უჯრედში, რომელიც მას ატარებს. დარღვეული მეთილაციის ნიმუშის მქონე გენები, შეცვლილი ეპიგენომით, შეიძლება ნორმალურად დაბრუნდეს და საკმაოდ მარტივად. უკვე არსებობს ეპიგენეტიკური პრეპარატები, როგორიცაა 5-აზაციტიდინი (კომერციულად ცნობილი როგორც vidase), რომელიც ციტიდინის არამეთილირებული ანალოგია, დნმ-ისა და რნმ-ის ნუკლეოზიდი, რომელიც დნმ-ში შეყვანით ამცირებს მის მეთილაციის დონეს. ეს პრეპარატი ახლა გამოიყენება მიელოდისპლასტიკური სინდრომისთვის, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც პრელეიკემია.

გერმანულმა კომპანია Epigenomics-მა უკვე გამოუშვა სკრინინგული ტესტების სერია დიაგნოსტიკისთვის ონკოლოგიური დაავადებამისი განვითარების სხვადასხვა ეტაპზე დნმ-ის მეთილაციის საფუძველზე ორგანიზმში ეპიგენეტიკური ცვლილებებით. კომპანია აგრძელებს კვლევას წინასწარგანწყობის ტესტების შექმნის მიმართულებით განსხვავებული ტიპებიონკოლოგია, რომლის მიზანია „დნმ-ის მეთილაციის ტესტირება რუტინულ პრაქტიკად აქციოს კლინიკურ ლაბორატორიაში“. ამავე მიმართულებით მუშაობენ სხვა კომპანიები: Roshe Pharmaceuticals, MethylGene, NimbleGen, Sigma-Aldrich, Epigentek. 2003 წელს დაიწყო ადამიანის ეპიგენომის პროექტი, რომლის ფარგლებშიც მეცნიერებმა შეძლეს ცვლადი დნმ-ის მეთილაციის ადგილის გაშიფვრა ადამიანის სამ ქრომოსომაზე: 6, 20 და 22.

ეპიგენეტიკური მექანიზმები, რომლებიც მონაწილეობენ გენის ექსპრესიის რეგულირებაში

დღეისათვის ცხადი გახდა, რომ „ჩართვა-გამორთვის“ გენების მექანიზმების შესწავლა მედიცინას განვითარების ბევრად მეტ შესაძლებლობებს აძლევს, ვიდრე გენური თერაპია. დაგეგმილია, რომ მომავალში ეპიგენეტიკა შეძლებს მოგვიყვოს გარკვეული დაავადებების გამომწვევ მიზეზებსა და განვითარებაზე „გენეტიკური მიკერძოებით“ - მაგალითად, ალცჰეიმერის დაავადება, კრონის დაავადება, დიაბეტი, ხელს შეუწყობს ონკოლოგიური სიმსივნეების წარმოქმნისკენ მიმავალი მექანიზმების შესწავლას, ფსიქიკური აშლილობის განვითარებას და ა.შ.

2015 წლის 19 თებერვალს ჟურნალში Nature-ში გამოქვეყნდა სტატია „Cell-of-origin Chromatin Organization shapes the mutational landscape of კიბოს“. მეცნიერთა ჯგუფმა დაადგინა, რომ მუტაციების ნიმუში კიბოს უჯრედიკორელირებს ქრომატინის სტრუქტურასთან. Რას ნიშნავს ეს? Ბევრი რამ. ხშირად, ონკოლოგები ავითარებენ მკურნალობას სიმსივნეების სპეციფიკური ტიპებისთვის, მაგრამ ცუდად განსაზღვრავენ კონკრეტული შემთხვევების საზღვრებს. თუ თითოეული ტიპის ონკოლოგიური სიმსივნე ასოცირდება შეცვლილ ქრომატინის სტრუქტურასთან, მაშინ ცხადი ხდება, რომ ესა თუ ის სიმსივნე განვითარდა კონკრეტული ტიპის უჯრედიდან და ეს სრულ რევოლუციას მოახდენს კიბოს მკურნალობაში. ეგრეთ წოდებული ეპიგენომიური რუქები დაგეხმარებათ ონკოლოგიის მიზეზების დადგენაში: სიმსივნური უჯრედები"ცხოვრობენ" მუტაციებით, რომლებიც ნაწილდება უჯრედის დნმ-ში.

ალცჰეიმერის დაავადების კვლევისას მეცნიერებმა დიდი ხანია აღმოაჩინეს ამ დაავადებასთან დაკავშირებული ზოგიერთი „გენეტიკური ვარიაციები“. ისინი ცუდად იყო შესწავლილი იმის გამო, რომ ისინი შეიცავდნენ გენომის იმ ნაწილში, რომელიც არ კოდირებს ცილებს. მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ბიოლოგი მანოლის კელისი, რომელიც სწავლობდა ადამიანისა და თაგვის ტვინის ეპიგენომიურ რუქებს, მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ ეს „ვარიაციები“ გარკვეულწილად დაკავშირებულია იმუნურ სისტემასთან. ”ზოგადად, ეს არის ის, რაც ბევრმა სამეცნიერო საზოგადოებაში ინტუიციურად გამოიცანით, - ამბობს კელისი, - მაგრამ ფაქტობრივად, არავის აჩვენა ეს თანაბარი. ” კვლევა გრძელდება.

ეპიგენეტიკისადმი მიძღვნილი სამუშაოების დიდი რაოდენობის მიუხედავად, მასში ჯერ კიდევ საკმარისზე მეტი შავი ხვრელები და თეთრი ლაქებია. საერთაშორისო ორგანიზაცია სახელწოდებით The International Human Epigenome Consortium (http://ihec-epigenomes.org/) მიზნად ისახავს უზრუნველყოს ადამიანის ეპიგენეტიკურ მასალებზე უფასო წვდომა ეპიგენეტიკის დაკავშირებულ სფეროებში ფუნდამენტური და გამოყენებითი კვლევის განვითარებისთვის. გეგმები მოიცავს 1000-ზე მეტი ტიპის უჯრედის ჩვენებას, რამდენიმე წლის განმავლობაში ტესტირებისთვის შერჩეული ადამიანების ეპიგენომის ცვლილებების შესწავლას, გარე ფაქტორების გავლენის პარალელურად შესწავლას. „ეს ნამუშევარი სულ მცირე უახლოესი ათწლეულების განმავლობაში დაგვაკავებს. გენომი არამარტო ძნელად იკითხება, პროცესი თავისთავად შრომატევადია“. - ამბობს მანოლის კელისი.

გარდა ამისა, on ამ მომენტშისერიოზული განვითარებები მიმდინარეობს ალტერნატივის სფეროში და ეფექტური მეთოდებიფსიქიკური აშლილობის მკურნალობა. უკვე ნაჩვენებია, რომ ზოგიერთი სამკურნალო ნივთიერებებიიცავს ჰისტონების აცეტილ ჯგუფებს, ფერმენტების ინაქტივირებით, რომლებიც შლის აცეტილ ჯგუფებს, აქვთ ძლიერი ანტიდეპრესანტული ეფექტი. ჰისტონ დეაცეტილაზას ფერმენტი, რომელიც ახორციელებს დაშლის კატალიზებას, გვხვდება თავის ტვინის სხვადასხვა უბნის უჯრედებში, ბევრ ქსოვილსა და ორგანოში, რის გამოც პრეპარატს აქვს არასელექტიური აქტივობის გამო. გვერდითი მოვლენები. მკვლევარები იკვლევენ ისეთი ნივთიერებების შექმნის შესაძლებლობას, რომლებიც შეაფერხებენ ტვინში მხოლოდ ჰისტონ დეაცეტილაზას აქტივობას, რომელიც პასუხისმგებელია ფსიქიკური მდგომარეობაპირი (დაჯილდოების ცენტრი). მაგრამ არავის აწუხებს ტვინის უჯრედების ქრომატინის ეპიგენეტიკურ მოდიფიკაციაში მონაწილე სხვა ცილების იდენტიფიცირება, ან დეპრესიის დროს ეპიგენეტიკურად მოდიფიცირებული გენების იდენტიფიცირება (მაგალითად, ისინი, რომლებიც დაკავშირებულია სპეციფიური ნეიროტრანსმიტერების რეცეპტორების სინთეზთან ან ჩართული სასიგნალო პროტეინებისთვის. ნეირონების აქტივაციაში). ასეთი კვლევა დაიწყებს წამლების ძიებას ან სინთეზს, რომელსაც შეუძლია ამ კონკრეტული გენების ან მათი პროდუქტების ინაქტივაცია.

Და ბოლოს

„მაშ, როგორ ცხოვრობ ახლა? ჯანსაღი ცხოვრების წესის წარმართვა? სასწრაფოდ დარეგისტრირდით სპორტდარბაზში და გადახედეთ თქვენს დიეტას? - მოუთმენლად გეკითხებით. პიტერ სპორკი თავის წიგნში „კითხვა დნმ-ის ხაზებს შორის“ პასუხობს მას იუმორით. ამბობს, რომ მკვეთრად და სამუდამოდ წაშალეთ დივანზე დადებული საღამოები მისი ცხოვრებიდან და არაჯანსაღი საჭმელიდა მაინც, არ ღირს, რადგან ასეთმა რყევამ შესაძლოა გამოიწვიოს სტრესი, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს ეპიგენეტიკაზეც. მთავარი ის არის, რომ „მავნეობა“ არ იქცეს ცხოვრების წესად ან ფესვგადგმულ ჩვევად. ეპიგენეტიკა, როგორც შუქურა ცხოვრების მღელვარე ზღვაში, გვაჩვენებს, რომ ჩვენი სხეული ზოგჯერ გადის კრიტიკული პერიოდებიგანვითარება, როდესაც ეპიგენები მგრძნობიარეა გარე გარემოს სტიმულის მიმართ. ამიტომ ქალი, რომელიც ბავშვს ელოდება, აუცილებლად რეგულარულად უნდა მიიღოს ფოლიუმის მჟავა და დაიცვას თავი სტრესისა და უარყოფითი სიტუაციებისგან.

ა და სხვები. წარმოშობის უჯრედის ქრომატინის ორგანიზაცია აყალიბებს კიბოს მუტაციურ ლანდშაფტს. Nature 518, pp 360-364, 19 თებერვალი 2015 წ. http://ბიოქიმია.com

ეპიგენეტიკური კვლევები იყენებს მოლეკულური ბიოლოგიის მეთოდების ფართო სპექტრს, მათ შორის - ქრომატინის იმუნოპრეციპიტაციას (ChIP-on-chip-ზე და ChIP-Seq-ის სხვადასხვა მოდიფიკაცია), in situ ჰიბრიდიზაცია, მეთილაციისადმი მგრძნობიარე შეზღუდვის ფერმენტები, დნმ ადენინ მეთილტრანსფერაზას იდენტიფიკაცია (DamID), ბისულფიტის თანმიმდევრობა. გარდა ამისა, ბიოინფორმატიკის მეთოდების გამოყენება (კომპიუტერის დახმარებით ეპიგენეტიკა) სულ უფრო მნიშვნელოვან როლს თამაშობს.

ენციკლოპედიური YouTube

1 / 5

ეპიგენეტიკა. მოლეკულური ბიოლოგი ბორის ფედოროვიჩ ვანიუშინი ამბობს.

რა არის ეპიგენეტიკა? - კარლოს გერერო ბოსანია

ელენა გრიგორენკო. რას სწავლობს ეპიგენეტიკა?

ეპიგენეტიკური ეტიკეტები დნმ-ზე

გორდონი - დიალოგები: ეპიგენეტიკა

სუბტიტრები

მაგალითები

ევკარიოტებში ეპიგენეტიკური ცვლილებების ერთ-ერთი მაგალითია უჯრედული დიფერენციაციის პროცესი. მორფოგენეზის დროს პლურიპოტენტური ღეროვანი უჯრედები ემბრიონში ქმნიან სხვადასხვა პლურიპოტენტურ უჯრედულ ხაზებს, რაც თავის მხრივ წარმოშობს სრულად დიფერენცირებულ უჯრედებს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ერთი განაყოფიერებული კვერცხუჯრედი - ზიგოტი - დიფერენცირებულია განსხვავებული ტიპებიუჯრედები, მათ შორის: ნეირონები, კუნთოვანი უჯრედები, ეპითელიუმი, სისხლძარღვთა ენდოთელიუმი და ა.შ., მრავალჯერადი დაყოფით. ეს მიიღწევა ზოგიერთი გენის გააქტიურებით და ამავე დროს სხვათა ინჰიბირებით ეპიგენეტიკური მექანიზმებით.

მეორე მაგალითის დემონსტრირება შესაძლებელია მინდვრის თაგვებზე. შემოდგომაზე, გაციებამდე, ისინი იბადებიან გრძელი და სქელი ქურთუკით, ვიდრე გაზაფხულზე, თუმცა "გაზაფხული" და "შემოდგომის" თაგვების ინტრაუტერიული განვითარება ხდება თითქმის ერთნაირი პირობების ფონზე (ტემპერატურა, დღის საათები, ტენიანობა). და ა.შ.). კვლევებმა აჩვენა, რომ სიგნალი, რომელიც იწვევს ეპიგენეტიკურ ცვლილებებს, რაც იწვევს თმის სიგრძის ზრდას, არის სისხლში მელატონინის კონცენტრაციის გრადიენტის ცვლილება (ის მცირდება გაზაფხულზე და იზრდება შემოდგომაზე). ამრიგად, ეპიგენეტიკური ადაპტაციური ცვლილებები (თმის სიგრძის მატება) გამოწვეულია ცივი ამინდის დაწყებამდეც, რომელთა ადაპტაცია სასარგებლოა ორგანიზმისთვის.

ეტიმოლოგია და განმარტებები

ტერმინი „ეპიგენეტიკა“ (ისევე როგორც „ეპიგენეტიკური ლანდშაფტი“) შემოგვთავაზა კონრად ვადინგტონმა ( კონრად-ჰალ-ვადინგტონი) 1942 წელს, როგორც სიტყვების „გენეტიკის“ და არისტოტელესეული სიტყვის „ეპიგენეზის“ წარმოებული. როდესაც უადინგტონმა გამოიგონა ტერმინი, გენების ფიზიკური ბუნება ბოლომდე არ იყო ცნობილი, ამიტომ მან გამოიყენა იგი, როგორც კონცეპტუალური მოდელი იმის შესახებ, თუ როგორ შეუძლიათ გენებს გარემოსთან ურთიერთქმედება ფენოტიპის შესაქმნელად.

სიტყვა „გენეტიკას“ მსგავსებამ წარმოშვა მრავალი ანალოგია ტერმინის გამოყენებაში. "ეპიგენომი" ტერმინი "გენომის" ანალოგია და განსაზღვრავს უჯრედის საერთო ეპიგენეტიკურ მდგომარეობას. Მეტაფორა " გენეტიკური კოდიასევე ადაპტირებულია და ტერმინი „ეპიგენეტიკური კოდი“ გამოიყენება ეპიგენეტიკური მახასიათებლების ნაკრების აღსაწერად, რომლებიც წარმოქმნიან მრავალფეროვან ფენოტიპებს სხვადასხვა უჯრედში. ფართოდ გამოიყენება ტერმინი „ეპიმუტაცია“, რომელიც აღნიშნავს უჯრედების რიგ თაობებში გადაცემული სპორადული ფაქტორებით გამოწვეული ნორმალური ეპიგენომის ცვლილებას.

ეპიგენეტიკის მოლეკულური საფუძველი

ეპიგენეტიკის მოლეკულური საფუძველი საკმაოდ რთულია იმით, რომ ის გავლენას არ ახდენს დნმ-ის პირველად სტრუქტურაზე, მაგრამ ცვლის გარკვეული გენების აქტივობას. ეს განმარტავს, თუ რატომ არის გამოხატული მხოლოდ მათი სპეციფიკური აქტივობისთვის აუცილებელი გენები მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმის დიფერენცირებულ უჯრედებში. ეპიგენეტიკური ცვლილებების თავისებურება ის არის, რომ ისინი შენარჩუნებულია უჯრედების გაყოფის დროს. ცნობილია, რომ ეპიგენეტიკური ცვლილებების უმეტესობა ვლინდება მხოლოდ ერთი ორგანიზმის სიცოცხლის განმავლობაში. ამავდროულად, თუ დნმ-ის ცვლილება მოხდა სპერმაში ან კვერცხუჯრედში, მაშინ ზოგიერთი ეპიგენეტიკური გამოვლინება შეიძლება გადაეცეს ერთი თაობიდან მეორეზე.

დნმ-ის მეთილაცია

დღემდე ყველაზე კარგად შესწავლილი ეპიგენეტიკური მექანიზმი არის ციტოზინის დნმ-ის ბაზების მეთილაცია. მეთილაციის როლის ინტენსიური შესწავლა გენეტიკური ექსპრესიის რეგულირებაში, მათ შორის დაბერების დროს, დაიწყო 1970-იან წლებში ბორის ფიოდოროვიჩ ვანიუშინისა და გენადი დმიტრიევიჩ ბერდიშევის და სხვების პიონერული მუშაობით. დნმ-ის მეთილაციის პროცესი შედგება მეთილის ჯგუფის ციტოზინთან მიმაგრებაში, როგორც CpG დინუკლეოტიდის ნაწილი ციტოზინის რგოლის C5 პოზიციაზე.  დნმ-ის მეთილაცია ძირითადად დამახასიათებელია ევკარიოტებისთვის. ადამიანებში გენომის დნმ-ის დაახლოებით 1% მეთილირებულია. სამი ფერმენტი პასუხისმგებელია დნმ-ის მეთილაციის პროცესზე, სახელწოდებით დნმ მეთილტრანსფერაზა 1, 3a და 3b (DNMT1, DNMT3a და DNMT3b). ვარაუდობენ, რომ DNMT3a და DNMT3b არიან დე ნოვომეთილტრანსფერაზები, რომლებიც ახორციელებენ დნმ-ის მეთილაციის პროფილის ფორმირებას ადრეული ეტაპებიგანვითარება, ხოლო DNMT1 ახორციელებს დნმ-ის მეთილაციას ორგანიზმის სიცოცხლის შემდგომ ეტაპებზე. DNMT1 ფერმენტს აქვს მაღალი აფინურობა 5-მეთილციტოზინთან. როდესაც DNMT1 აღმოაჩენს "ნახევრად მეთილირებულ ადგილს" (ადგილი, სადაც ციტოზინი მეთილირებულია დნმ-ის მხოლოდ ერთ ჯაჭვზე), ის მეთილირებს ციტოზინს მეორე ჯაჭვზე იმავე ადგილზე. მეთილაციის ფუნქციაა გენის გააქტიურება/ინაქტივაცია. უმეტეს შემთხვევაში, გენის პრომოტორული უბნების მეთილაცია იწვევს გენის აქტივობის ჩახშობას. ნაჩვენებია, რომ დნმ-ის მეთილაციის ხარისხის უმნიშვნელო ცვლილებებმაც კი შეიძლება მნიშვნელოვნად შეცვალოს გენეტიკური ექსპრესიის დონე.

ჰისტონის მოდიფიკაციები

მიუხედავად იმისა, რომ ამინომჟავების ცვლილებები ჰისტონებში ხდება ცილის მოლეკულაში, N-კუდის ცვლილებები უფრო ხშირად ხდება. ეს მოდიფიკაციები მოიცავს: ფოსფორილირებას, უბიკიტილაციას, აცეტილაციას, მეთილაციას, სუმოილაციას. აცეტილაცია არის ჰისტონის ყველაზე შესწავლილი მოდიფიკაცია. ამრიგად, ჰისტონ H3 (H3K14ac და H3K9ac, შესაბამისად) ლიზინის 14 და 9 აცეტილაცია აცეტილტრანსფერაზას მიერ კორელაციაშია ტრანსკრიპციულ აქტივობასთან ქრომოსომის ამ რეგიონში. ეს იმიტომ ხდება, რომ ლიზინის აცეტილაცია ცვლის მის დადებით მუხტს ნეიტრალურად, რაც შეუძლებელს ხდის მის დაკავშირებას დნმ-ის უარყოფითად დამუხტულ ფოსფატ ჯგუფებთან. შედეგად, ჰისტონები იშლება დნმ-სგან, რაც იწვევს SWI/SNF კომპლექსის და სხვა ტრანსკრიფციის ფაქტორების მიმაგრებას შიშველ დნმ-ზე, რაც იწვევს ტრანსკრიფციას. ეს არის ეპიგენეტიკური რეგულირების „ცის“ მოდელი.

ჰისტონებს შეუძლიათ შეინარჩუნონ შეცვლილი მდგომარეობა და იმოქმედონ როგორც შაბლონი ახალი ჰისტონების მოდიფიკაციისთვის, რომლებიც დნმ-ს უკავშირდებიან რეპლიკაციის შემდეგ.

ქრომატინის რემოდელირება

ეპიგენეტიკური ფაქტორები გავლენას ახდენს გარკვეული გენების ექსპრესიის აქტივობაზე რამდენიმე დონეზე, რაც იწვევს უჯრედის ან ორგანიზმის ფენოტიპის ცვლილებას. ასეთი გავლენის ერთ-ერთი მექანიზმია ქრომატინის რემოდელირება. ქრომატინი არის დნმ-ის კომპლექსი ცილებთან, პირველ რიგში ჰისტონურ ცილებთან. ჰისტონები ქმნიან ნუკლეოსომას, რომლის ირგვლივ დნმ იჭრება, რის შედეგადაც ხდება მისი დატკეპნა ბირთვში. გენის გამოხატვის ინტენსივობა დამოკიდებულია ნუკლეოსომების განლაგების სიმკვრივეზე გენომის აქტიურად გამოხატულ რეგიონებში. ნუკლეოსომებისგან თავისუფალ ქრომატინს ღია ქრომატინს უწოდებენ. ქრომატინის რემოდელირება არის ნუკლეოსომების „სიმკვრივის“ და ჰისტონების დნმ-ისადმი მიდრეკილების აქტიური ცვლილების პროცესი.

პრიონები

miRNA

ბოლო დროს დიდი ყურადღება მიიპყრო მცირე არაკოდიციური რნმ-ის (მირნმ) როლის შესწავლამ მცირე არაკოდიციური რნმ-ების გენეტიკური აქტივობის რეგულირებაში. მიკრორნმ-ებს შეუძლიათ შეცვალონ mRNA-ს სტაბილურობა და ტრანსლაცია mRNA-ის 3'-გაუთარგმნელ რეგიონთან დამატებითი შეკავშირებით.

მნიშვნელობა

სომატურ უჯრედებში ეპიგენეტიკური მემკვიდრეობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმის განვითარებაში. ყველა უჯრედის გენომი თითქმის ერთნაირია; ამავდროულად, მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმი შეიცავს განსხვავებულად დიფერენცირებულ უჯრედებს, რომლებიც სხვადასხვა გზით აღიქვამენ გარემოს სიგნალებს და ასრულებენ განსხვავებულ ფუნქციებს. სწორედ ეპიგენეტიკური ფაქტორები უზრუნველყოფს „უჯრედულ მეხსიერებას“.

Მედიცინა

როგორც გენეტიკური, ასევე ეპიგენეტიკური ფენომენი მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ადამიანის ჯანმრთელობაზე. ცნობილია, რომ რამდენიმე დაავადება წარმოიქმნება გენის არანორმალური მეთილაციის გამო, ისევე როგორც ჰემიზიგოტიურობის გამო გენის გენომური ანაბეჭდის ქვეშ. ამჟამად ვითარდება ეპიგენეტიკური თერაპია ამ დაავადებების სამკურნალოდ ეპიგენომზე ზემოქმედებით და დარღვევების გამოსწორებით. მრავალი ორგანიზმისთვის დადასტურებულია კავშირი ჰისტონის აცეტილაციის/დეაცეტილირების აქტივობასა და სიცოცხლის ხანგრძლივობას შორის. შესაძლოა, იგივე პროცესები გავლენას ახდენს ადამიანების სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე.

ევოლუცია

მიუხედავად იმისა, რომ ეპიგენეტიკა ძირითადად განიხილება სომატური უჯრედული მეხსიერების კონტექსტში, ასევე არსებობს მრავალი ტრანსგენერაციული ეპიგენეტიკური ეფექტი, რომლის დროსაც გენეტიკური ცვლილებები გადაეცემა შთამომავლობას. მუტაციებისგან განსხვავებით, ეპიგენეტიკური ცვლილებები შექცევადია და შესაძლოა მიმართული (ადაპტაციური). ვინაიდან მათი უმეტესობა ქრება რამდენიმე თაობის შემდეგ, ისინი შეიძლება იყოს მხოლოდ დროებითი ადაპტაცია. ასევე აქტიურად განიხილება ეპიგენეტიკის გავლენის შესაძლებლობა კონკრეტულ გენში მუტაციების სიხშირეზე გენომიური ანაბეჭდით, ფენომენი, რომლის დროსაც გენის ალელებს აქვთ განსხვავებული მეთილაციის პროფილი, იმისდა მიხედვით, თუ რა სქესის მშობელი მიიღება. იმპრინტინგთან დაკავშირებული დაავადებების ყველაზე ცნობილი შემთხვევებია ანგელმანის სინდრომი და პრადერ-ვილის სინდრომი. ორივეს განვითარების მიზეზი არის ნაწილობრივი წაშლა 15q რეგიონში. ეს განპირობებულია ამ ლოკუსში გენომიური ანაბეჭდის არსებობით.

ტრანსგენერაციული ეპიგენეტიკური ეფექტები

მარკუს პემბრი ( მარკუს პემბრი) და სხვებმა დაადგინეს, რომ მე-19 საუკუნეში შვედეთში შიმშილისადმი მიდრეკილი მამაკაცების შვილიშვილები (მაგრამ არა შვილიშვილები) ნაკლებად სავარაუდოა. გულ-სისხლძარღვთა დაავადებები, მაგრამ უფრო მგრძნობიარენი არიან დიაბეტის მიმართ, რაც, ავტორის აზრით, ეპიგენეტიკური მემკვიდრეობის მაგალითია.

კიბო და განვითარების დარღვევები

ბევრ ნივთიერებას აქვს ეპიგენეტიკური კანცეროგენების თვისებები: ისინი იწვევს სიმსივნეების სიხშირის ზრდას მუტაგენური ეფექტის გამოვლენის გარეშე (მაგალითად, დიეთილსტილბესტროლის არსენიტი, ჰექსაქლორბენზოლი, ნიკელის ნაერთები). ბევრი ტერატოგენი, განსაკუთრებით დიეთილსტილბესტროლი, ნაყოფზე სპეციფიკურ გავლენას ახდენს ეპიგენეტიკურ დონეზე.

ჰისტონის აცეტილაციისა და დნმ-ის მეთილაციის ცვლილებები იწვევს პროსტატის კიბოს განვითარებას სხვადასხვა გენების აქტივობის შეცვლით. პროსტატის კიბოს გენის აქტივობაზე გავლენას ახდენს დიეტა და ცხოვრების წესი.

2008 წელს ეროვნული ინსტიტუტიაშშ-ის ჯანდაცვის ორგანიზაციამ გამოაცხადა, რომ 190 მილიონი დოლარი დაიხარჯება ეპიგენეტიკის კვლევაზე მომდევნო 5 წლის განმავლობაში. ზოგიერთი მკვლევარის აზრით, რომლებიც ხელმძღვანელობდნენ დაფინანსებას, ეპიგენეტიკას შეუძლია უფრო დიდი როლი ითამაშოს, ვიდრე გენეტიკა ადამიანის დაავადების მკურნალობაში.

Მეცნიერება

რა მოხდება, თუ დღეს თქვენმა გადაწყვეტილებამ, მიირთვათ კიდევ ერთი ჩიფსები ან მოწიოთ სხვა სიგარეტი, შეიძლება გავლენა იქონიოს არა მხოლოდ თქვენს ჯანმრთელობაზე, არამედ თქვენი შვილების ჯანმრთელობაზეც? უფრო მეტიც, რა მოხდება, თუ თქვენი ცხოვრების წესი გავლენას ახდენს თქვენი შვილების, თქვენი შვილიშვილების და შვილიშვილების ჯანმრთელობაზე? როგორც აღმოჩნდა, ჩვენს ყოველდღიურ არჩევანზე ბევრად მეტია დამოკიდებული, ვიდრე წარმოგვედგინა.

დნმ-ის ტრადიციული შეხედულებაა, რომ ის გამოხატავს საკუთარ თავს ჩვენი გენების საშუალებით, რომლებიც გვეხმარება გადარჩენაში, რეპროდუცირებაში, განვითარებაში და ასევე, რომ დნმ არის მუდმივი, რომელიც ბუნებით არის დადგენილი მრავალი ათასწლეულის განმავლობაში. თუმცა, ახლა, როგორც ჩანს, გარემო პირობები, როგორიცაა სტრესი, კვება და გარემო გავლენას ახდენს იმაზე, თუ როგორ იქცევა არა მხოლოდ ჩვენი დნმ, არამედ ჩვენი შვილების დნმ, თუნდაც ისინი ჯერ კიდევ განვითარებაში არიან.

ეს ყველაფერი ეკუთვნის შედარებით ახალ მეცნიერებას ეპიგენეტიკას. ქვემოთ გადავხედავთ ეპიგენეტიკის ხუთ ყველაზე მნიშვნელოვან აღმოჩენას და რას ნიშნავს ისინი ჩვენი ჯანმრთელობისთვის.

5. რისი გაკეთება შეუძლია დნმ-ს, უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე მისი სტრუქტურა

დნმ მნიშვნელოვანი სტრუქტურაა, თუმცა ყველაფერზე პასუხისმგებელი არ არის. მსგავსი საზედამხედველო ფუნქციები ეკუთვნის ეპიგენომს. როგორც ჯონ კლუდმა აღწერა, ეპიგენომი იკავებს გენომის ზედა სადავეებს და ეუბნება თითოეულ გენს იმუშაოს თუ არა ეპიგენეტიკური მარკერების მეშვეობით. ეს არის ეპიგენეტიკის საფუძველი, ჩვენი გენების ქცევის ცვლილებების შესწავლა, რომელიც შეიძლება გადავიდეს გენეტიკური კოდის რეალურად შეცვლის გარეშე. პოტენციურად, ეს ნიშნავს, რომ ჩვენს სხეულს შეიძლება ჰქონდეს ბიოლოგიური რეაგირება გარემო პირობებზე, რაც დადებითად ან უარყოფითად მოქმედებს ჩვენს ჯანმრთელობაზე, ჩვენი დნმ-ის შეცვლის გარეშე.

მაგალითად, ღრუბელი გვთავაზობს ეპიგენეტიკის ილუსტრირებას ტყუპების დათვალიერებით, რომლებსაც აქვთ იდენტური გენეტიკური მასალა. მაშ, რატომ არ აწუხებთ ტყუპებს იგივე დაავადებები, როგორიცაა, მაგალითად, ასთმა ან ფსიქიკური დარღვევები? აქვს თუ არა როლს ეპიგენეტიკა ამ შემთხვევაში? ეს ის კითხვებია, რომლითაც ამჟამად მეცნიერებაა დაკავებული. გარდა ამისა, მკვლევარები ეძებენ, არის თუ არა ნარკოტიკები ან მეთოდები, რომელთა გამოყენებაც შესაძლებელია უკეთესი მხარეგენეტიკური ქცევის შეცვლა.

4. რაც შეეხება დაავადების პროგრესირებას, ეპიგენეტიკა ადგენს ტონს

კარგია, რომ ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ დნმ, როგორც განტევების ვაცი, მაგრამ არის სხვა ფაქტორები, რომლებიც ზრდის ჩვენს შანსს კონკრეტული დაავადების განვითარებისთვის, მათ შორის: ეკოლოგიური პრობლემები, ცუდი კვება, სოციალური ურთიერთქმედება და გარემოზე ზემოქმედება, რაც ხელს უწყობს ეპიგენეტიკურ ცვლილებებს.

როგორც სარა ბალდაუფი, ეპიგენეტიკოსი აღნიშნავს, ეპიგენეტიკური ცვლილებების გამოხატვა მოგვიანებით შეიძლება იყოს პასუხისმგებელი ასაკთან დაკავშირებულ დაავადებებზე, როგორიცაა ალცჰეიმერის დაავადება. „როგორც ჩვენ ასაკს ვაძლევთ, ჩვენი გენები ბერდება, ასე რომ, ისინი შეიძლება უბრალოდ დაიხუროს, რაც იწვევს დაავადებას“, - ამბობს ის. Რას ნიშნავს ეს? მკვლევარები იმედოვნებენ, რომ შეიმუშავებენ წამლებს, რომლებიც მოახდენს ეპიგენეტიკურ ცვლილებებს და დაგვიცავს ან შეაჩერებს დაავადებას.

იგი აგრძელებს კვლევითი ჯგუფის მუშაობის ერთ მაგალითს, რომელმაც აღმოაჩინა ეპიგენეტიკური ცვლილებები თაგვებში, რამაც გამოიწვია მღრღნელებში ლუპუსის განვითარება. თუმცა მათ მოახერხეს თაგვების სრულად განკურნება იმ წამლის შექმნით, რომელმაც ეპიგენეტიკური ცვლილებები გამოიწვია.

3. ეპიგენეტიკა მჭიდროდ არის დაკავშირებული კიბოს განვითარებასთან

ადრე კიბო უკვე შედიოდა ეპიგენეტიკურ ცვლილებებთან დაკავშირებული პოტენციური დაავადებების სიაში. ეს თემა შემდგომ განხილვას იმსახურებს მეცნიერებასთან მისი მჭიდრო კავშირის ალბათობის გამო.

მკვლევარები განიხილავენ შესაძლებლობას, რომ ეპიგენომში ცვლილებები იწვევს სიმსივნის ზრდას. რამდენიმე ხნის წინ ექსპერტებს სჯეროდათ, რომ კიბო ან მუტაციების გამო იყო, რაც ჩვენს უჯრედებს აღარ გვიცავს, ან ამ დაცვის დაკარგვით, როდესაც უჯრედები იყოფა. ეს მართალია, თუმცა არის მესამე მიზეზი. სიმსივნეები შეიძლება გაიზარდოს, რადგან კარგი უჯრედები, რომლებსაც აქვთ შესანიშნავი დაცვა, იღებენ ეპიგენეტიკურ სიგნალს, რომ არ გააკეთონ თავიანთი სამუშაო. წამლების დახმარებით და ცხოვრების წესის შეცვლითაც კი, შესაძლოა, მომავალში შევცვალოთ ეპიგენეტიკური ქცევა და დავაბრუნოთ ეს დამცავი უჯრედები მუშაობაში.

კიბოს კვლევის ამერიკული ინსტიტუტის ბოლო კონფერენციამ შეისწავლა კავშირი ეპიგენეტიკასა და კიბოს შორის. მაგალითად, ერთ-ერთმა ექსპერტმა როდერიკ დაშვუდმა (Roderick Dashwood) აღწერა კვლევა, რომელმაც აჩვენა, რომ გარკვეული საკვების დახმარებით, როგორიცაა ბროკოლი, შესაძლებელი იყო სპეციალური ცილების მუშაობის „გამორთვა“, რომლებიც ვითარდება ადამიანის სხეულში. კიბოსთან და არ აძლევენ უჯრედებს ბუნებრივი გზით სიკვდილის საშუალებას.

2. პრენატალური მოვლა აუცილებელია ეპიგენეტიკური ცვლილებების მონიტორინგისთვის

რა მოხდება, თუ ორსულ ვირთხას ექვემდებარება ინსექტიციდები და ფუნგიციდები? იმოქმედებს ეს მის შთამომავლობაზე? რა თქმა უნდა კი. კვლევის მსვლელობისას, ასეთი ექსპოზიციის დროს მოხდა ეპიგენეტიკური ცვლილებები, რამაც გამოიწვია მამრობითი უნაყოფობის ზრდა ან ხელი შეუწყო ძალიან ცუდი სპერმის წარმოებას. უფრო მეტიც, ეს ეპიგენეტიკური ცვლილებები გაგრძელდა მომდევნო ოთხი (!) თაობისთვის. ამიტომ, პრენატალური მოვლა არის ჩვენი შთამომავლებისა და მომავალი თაობების ჯანმრთელობის გასაღები.

ასე რომ, თუ პრენატალური მოვლა მნიშვნელოვანია, არის თუ არა ორსულობის გარკვეული პერიოდი, რომლის დროსაც საჭიროა სპეციალური მონიტორინგი? როგორც ჩანს, ასეა. კოლუმბიის უნივერსიტეტის კვლევა ორსულობის დროს არასრულფასოვან კვებას უკავშირებს უარყოფითი შედეგებიბავშვის ჯანმრთელობისთვის მთელი ცხოვრების განმავლობაში. თუმცა, კიდევ უფრო დამაინტრიგებელი იყო ის ფაქტი, რომ არასრულფასოვანი კვება განსაკუთრებით საშიშია ორსულობის პირველ 10 კვირაში.

1. ეპიგენეტიკა ეხება არა მხოლოდ ეკოლოგიას, არამედ სოციალურ ინტერაქციას.

რაც შეეხება ეპიგენეტიკას, დათვლას, თუ რამდენჯერ ჩაეხუტებით ბავშვს დღეში, სულ სხვა მნიშვნელობას იძენს. როგორც ჩანს, ეპიგენეტიკური ცვლილებები ასევე ასოცირდება სოციალურ და ქცევით ურთიერთქმედებებთან.

ერთმა კვლევამ აჩვენა, რომ ვირთხის ზრუნვა თავის ლეკვებზე გავლენას ახდენს ლეკვების მომავალ ქცევაზე და მათ ეპიგენეტიკურ მარკერებზე. უფრო მეტიც, მკვლევარმა ჯგუფმა აჩვენა, რომ მათ შეუძლიათ შეავსონ მოვლის ნაკლებობა სპეციალური პრეპარატების დახმარებით, რითაც შეცვალონ ეპიგენეტიკური ფონი.

რაც შეეხება ადამიანებს, როდესაც მათ ცხოვრებაში ხდება სტრესული სიტუაციები, ისინი ასევე ტოვებენ კვალს იმაზე, თუ როგორ იქცევა ჩვენი გენომი. გარდა ამისა, ეპიგენეტიკური ცვლილებები გრძელდება მას შემდეგაც, რაც სტრესის ჰორმონი ტოვებს ჩვენს სხეულს.

ადამიანის გენომის დნმ-ის თანმიმდევრობამ და მრავალი მოდელის ორგანიზმის გენომმა მნიშვნელოვანი აღფრთოვანება გამოიწვია ბიოსამედიცინო საზოგადოებასა და ფართო საზოგადოებაში ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში. ეს გენეტიკური გეგმები, რომლებიც ასახავს მენდელის მემკვიდრეობის საყოველთაოდ მიღებულ წესებს, ახლა უკვე ხელმისაწვდომია ფრთხილად ანალიზისთვის, რაც ხსნის კარს ადამიანის ბიოლოგიისა და დაავადების უფრო ღრმა გაგებისთვის. ეს ცოდნა ასევე ქმნის ახალ იმედებს მკურნალობის ახალი სტრატეგიების მიმართ. თუმცა ბევრი ფუნდამენტური კითხვა პასუხგაუცემელი რჩება. მაგალითად, როგორ მუშაობს ნორმალური განვითარება, როდესაც თითოეულ უჯრედს აქვს იგივე გენეტიკური ინფორმაცია და მიუხედავად ამისა, მიჰყვება განვითარების თავის კონკრეტულ გზას მაღალი დროითი და სივრცითი სიზუსტით? როგორ წყვეტს უჯრედი, როდის გაიყოს და განასხვავოს და როდის შეინარჩუნოს უჯრედული იდენტობა უცვლელი, რეაგირება და გამოვლინება მისი ნორმალური განვითარების პროგრამის მიხედვით? შეცდომებმა, რომლებიც წარმოიქმნება ზემოხსენებულ პროცესებში, შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი დაავადებების განვითარება, როგორიცაა კიბო. არის თუ არა ეს შეცდომები დაშიფრული არასწორ გეგმებში, რომლებიც ჩვენ მემკვიდრეობით მივიღეთ ერთი ან ორივე მშობლისგან, თუ არის მარეგულირებელი ინფორმაციის სხვა ფენები, რომლებიც სწორად არ არის წაკითხული და გაშიფრული?

ადამიანებში გენეტიკური ინფორმაცია (დნმ) ორგანიზებულია 23 წყვილ ქრომოსომად, რომელიც შედგება დაახლოებით 25000 გენისგან. ეს ქრომოსომები შეიძლება შევადაროთ ბიბლიოთეკებს, რომლებიც შეიცავს წიგნების სხვადასხვა კომპლექტს, რომლებიც ერთად გვაწვდიან ინსტრუქციებს მთელი ადამიანის ორგანიზმის განვითარებისთვის. ჩვენი გენომის დნმ-ის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა შედგება დაახლოებით (3 x 10 9-ის ხარისხამდე) ბაზებისაგან, რომლებიც ამ თანმიმდევრობით შემოკლებულია ოთხი ასო A, C, G და T, რომლებიც ქმნიან გარკვეულ სიტყვებს (გენებს), წინადადებებს, თავები და წიგნები. თუმცა, რა კარნახობს ზუსტად როდის და რა თანმიმდევრობით უნდა წაიკითხოს ეს განსხვავებული წიგნები, ჯერ კიდევ არ არის ნათელი. ამ არაჩვეულებრივ გამოწვევაზე პასუხი ალბათ არის იმის გარკვევა, თუ როგორ ხდება უჯრედული მოვლენების კოორდინაცია ნორმალური და არანორმალური განვითარების დროს.

თუ შეაჯამებთ ყველა ქრომოსომას, დნმ-ის მოლეკულა უფრო მაღალ ევკარიოტებში არის დაახლოებით 2 მეტრი სიგრძისა და, შესაბამისად, უნდა იყოს შედედებული რაც შეიძლება მეტი - დაახლოებით 10000-ჯერ - რომ მოხვდეს უჯრედის ბირთვში - უჯრედის განყოფილებაში, რომელიც ინახავს ჩვენს გენეტიკური მატერიალი. დნმ-ის დახვევა ცილების „ბობინებზე“, ეგრეთ წოდებულ ჰისტონურ პროტეინებზე, იძლევა ელეგანტურ გადაწყვეტას ამ შეფუთვის პრობლემისგან და წარმოშობს პოლიმერს, რომელშიც მეორდება ცილა:დნმ კომპლექსები, რომელიც ცნობილია როგორც ქრომატინი. თუმცა, დნმ-ის შეფუთვის პროცესში, რათა უკეთ მოერგოს შეზღუდულ სივრცეს, ამოცანა უფრო რთული ხდება - ისევე, როგორც ბიბლიოთეკის თაროებზე ძალიან ბევრი წიგნის მოწყობისას: უფრო და უფრო რთული ხდება წიგნის პოვნა და წაკითხვა. არჩევანი და, შესაბამისად, საჭირო ხდება ინდექსირების სისტემა.

ასეთ ინდექსირებას უზრუნველყოფს ქრომატინი, როგორც გენომის ორგანიზების პლატფორმა. ქრომატინი არ არის ერთგვაროვანი თავისი აგებულებით; ის ასრულებს სხვადასხვა ფორმებიშეფუთვა დაწყებული მაღალი კონდენსირებული ქრომატინის ფიბრილიდან (ცნობილი, როგორც ჰეტეროქრომატინი) ნაკლებად კომპაქტურ ფორმამდე, სადაც გენები ჩვეულებრივ გამოხატულია (ცნობილია როგორც ევქრომატინი). ცვლილებები შეიძლება შევიდეს ბირთვის ქრომატინის პოლიმერში უჩვეულო ჰისტონური ცილების (ცნობილი, როგორც ჰისტონის ვარიანტების) ინკორპორციით, შეცვლილი ქრომატინის სტრუქტურებით (ცნობილი, როგორც ქრომატინის რემოდელირება) და ქიმიური დროშების დამატებით თვით ჰისტონის ცილებს (ცნობილია როგორც კოვალენტური მოდიფიკაციები). უფრო მეტიც, მეთილის ჯგუფის დამატებამ პირდაპირ ციტოზინის ბაზაზე (C) დნმ-ის შაბლონში (ცნობილი, როგორც დნმ-ის მეთილაცია) შეიძლება შექმნას ცილის მიმაგრების ადგილები ქრომატინის მდგომარეობის შესაცვლელად ან იმოქმედოს რეზიდენტი ჰისტონების კოვალენტურ მოდიფიკაციაზე.

ბოლო მონაცემებით ვარაუდობენ, რომ არაკოდირებულ რნმ-ებს შეუძლიათ „მიმართონ“ სპეციალიზებული გენომის რეგიონების გადასვლა უფრო კომპაქტურ ქრომატინის მდგომარეობებზე. ამრიგად, ქრომატინი უნდა განიხილებოდეს, როგორც დინამიური პოლიმერი, რომელსაც შეუძლია გენომის ინდექსირება და სიგნალების გაძლიერება გარე გარემოდან, საბოლოოდ განსაზღვრავს რომელი გენები უნდა იყოს გამოხატული და არა.

ერთად აღებული, ეს მარეგულირებელი შესაძლებლობები ქრომატინს ანიჭებს გენომის ორგანიზების ერთგვარ საწყისს, რომელიც ცნობილია როგორც „ეპიგენეტიკა“. ზოგიერთ შემთხვევაში, ეპიგენეტიკური ინდექსირების ნიმუშები გვხვდება უჯრედების დაყოფის დროს მემკვიდრეობით, რაც უზრუნველყოფს უჯრედულ „მეხსიერებას“, რომელსაც შეუძლია გააფართოოს მემკვიდრეობითი ინფორმაციის პოტენციალი, რომელიც შეიცავს გენეტიკურ (დნმ) კოდს. ამრიგად, სიტყვის ვიწრო გაგებით, ეპიგენეტიკა შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ცვლილებები გენის ტრანსკრიფციაში ქრომატინის მოდულაციების გამო, რომლებიც არ არის დნმ-ის ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობის ცვლილებების შედეგი.

ეს მიმოხილვა წარმოგიდგენთ ქრომატინსა და ეპიგენეტიკასთან დაკავშირებულ ძირითად ცნებებს და განიხილავს, თუ როგორ შეიძლება ეპიგენეტიკურმა კონტროლმა მოგვცეს რამდენიმე დიდი ხნის საიდუმლოების ამოხსნა, როგორიცაა უჯრედის იდენტურობა, სიმსივნის ზრდა, ღეროვანი უჯრედების პლასტიურობა, რეგენერაცია და დაბერება. როდესაც მკითხველები „გაიკვლევენ“ შემდეგ თავებს, ჩვენ მათ ვურჩევთ, ყურადღება მიაქციონ ექსპერიმენტული მოდელების ფართო სპექტრს, რომლებსაც, როგორც ჩანს, აქვთ ეპიგენეტიკური (არადნმ) საფუძველი. გამოხატული მექანიკური ტერმინებით, იმის გაგება, თუ როგორ ფუნქციონირებს ეპიგენეტიკა, სავარაუდოდ, მნიშვნელოვან და შორს მიმავალ გავლენას მოახდენს ადამიანის ბიოლოგიასა და დაავადებაზე ამ "პოსტ-გენომიურ" ეპოქაში.