İçerik
- Epigenetik: Tanım ve Genel Bakış
- Epigenetik Modifikasyon Nasıl Çalışır?
- DNA Erişimi Üzerine Epigenetik Sınırlamalar
- Ek Epigenetik Histon Değişiklikleri
- RNA, Gen İfadesini Etkileyebilir
- DNA Metilasyonu Gen İfadesinde Önemli Bir Faktördür
- Epigenetik Örnekler: Hastalıklar
- Epigenetik Örnekler: Davranış
Bir organizma için genetik bilgi, organizmaların kromozomlarının DNA'sında kodlanır, ancak işyerinde başka etkiler de vardır. Bir geni oluşturan DNA dizileri aktif olmayabilir veya bloke edilebilirler. Bir organizmanın özellikleri, genleri tarafından belirlenir, ancak genlerin gerçekten kodlanmış karakteristiği yaratıp yaratmadığı denir. gen ifadesi.
Pek çok faktör gen ekspresyonunu etkileyebilir, genin karakteristiğini hiç mi yoksa bazen sadece zayıf mı ürettiğini belirler. Gen ekspresyonu hormonlardan veya enzimlerden etkilendiğinde, prosese gen regülasyonu denir.
Epigenetik Gen regülasyonunun moleküler biyolojisini ve diğerlerini inceler. epigenetik etkiler gen ifadesinde. Temel olarak, DNA kodunu değiştirmeden DNA dizilerinin etkisini değiştiren herhangi bir etki epigenetik için bir konudur.
Epigenetik: Tanım ve Genel Bakış
Epigenetik organizmaların DNA'sındaki genetik talimatların etkilendiği süreçtir. genetik olmayan faktörler. Epigenetik işlemler için birincil yöntem, gen ifadesinin kontrolüdür. Bazı kontrol mekanizmaları geçicidir, bazıları ise daha kalıcıdır ve miras yoluyla alınabilir. epigenetik kalıtım.
Bir gen, kendisini kopyalayarak ve DNA dizisinde kodlanan proteini üretmek için kopyayı hücreye sokarak kendini ifade eder. Protein, tek başına veya diğer proteinlerle kombinasyon halinde spesifik bir organizma karakteristiği üretir. Genin proteini üretmesi engellenirse, organizma karakteristiği görünmez.
Epigenetikler, genin kendi proteinini üretmesiyle nasıl engellenebileceğini ve eğer engellenmişse nasıl tekrar açılabileceğini inceler. Birçok arasında epigenetik mekanizmalar Gen ekspresyonunu etkileyebilenler şunlardır:
Epigenetik, genlerin nasıl ifade edildiğini, ekspresyonunu ve genleri kontrol eden mekanizmaları etkileyen şeyleri inceler. Genetik katmanın üzerindeki etki katmanına ve bu katmanın nasıl belirlediğine bakar epigenetik değişiklikler Bir organizmanın neye benzediği ve nasıl davrandığı.
Epigenetik Modifikasyon Nasıl Çalışır?
Bir organizmadaki tüm hücreler aynı genomda olmasına rağmen, hücreler genlerini nasıl düzenlediklerine bağlı olarak farklı işlevler üstlenirler. Bir organizma düzeyinde, organizmalar aynı genetik kodlara sahip olabilir, ancak farklı görünüp davranırlar. Örneğin insanlar söz konusu olduğunda, tek yumurta ikizleri aynı insan genomuna sahiptir ancak buna bağlı olarak biraz farklı görünecek ve davranacaklardır. epigenetik değişiklikler.
Bu epigenetik etkiler, aşağıdakiler dahil olmak üzere birçok iç ve dış faktöre bağlı olarak değişebilir:
Bunların her biri, hücrelerde gen ekspresyonunu destekleyen veya bozan epigenetik faktörler olabilir. böyle epigenetik kontrol altta yatan genetik kodu değiştirmeden gen ifadesini düzenlemenin başka bir yoludur.
Her durumda, genel gen ifadesi değiştirilir. İç ve dış faktörler ya gen ifadesi için gereklidir ya da aşamalardan birini engelleyebilir. Protein üretimi için gerekli bir enzim gibi gerekli bir faktör yoksa, protein üretilemez.
Bir engelleme faktörü varsa, karşılık gelen gen ekspresyonu aşaması işlev göremez ve ilgili genin ekspresyonu bloke edilir. Epigenetik, bir genin DNA sekanslarında kodlanan bir özelliğin organizmada görünmeyebileceği anlamına gelir.
DNA Erişimi Üzerine Epigenetik Sınırlamalar
Genom, küçük hücre çekirdeğine sığması için karmaşık bir kromatin yapısında sıkıca sarılması gereken ince, uzun DNA dizisi moleküllerinde kodlanmıştır.
Bir geni ifade etmek için, DNA bir transkripsiyon mekanizması. Eksprese edilecek geni içeren bir DNA çift sarmalının parçası hafifçe çözülür ve bir RNA molekülü, geni oluşturan DNA sekanslarının bir kopyasını çıkarır.
DNA molekülleri, histon adı verilen özel proteinlerin etrafına sarılır. Histonlar, DNA'nın aşağı yukarı sıkıca sarılması için değiştirilebilir.
böyle histon değişiklikleri DNA moleküllerinin o kadar sıkı sarılmasıyla sonuçlanabilir ki, özel enzimler ve amino asitlerden oluşan transkripsiyon mekanizması, kopyalanacak gene erişemez. Histon modifikasyonu yoluyla bir gene erişimi sınırlamak, genin epigenetik kontrolü ile sonuçlanır.
Ek Epigenetik Histon Değişiklikleri
Genlere erişimi sınırlandırmanın yanı sıra, histon proteinleri, kromatin yapısında çevrelerindeki sarılı DNA moleküllerine daha fazla veya daha az sıkı bağlanacak şekilde değiştirilebilir. Bu tür histon modifikasyonları, fonksiyonu eksprese edilecek genlerin RNA kopyasını yapmak olan transkripsiyon mekanizmasını etkiler.
Gen ekspresyonunu bu şekilde etkileyen histon modifikasyonları aşağıdakileri içerir:
Histonlar bağlanmayı arttırmak için değiştirildiğinde, belirli bir genin genetik kodu kopyalanamaz ve gen ifade edilmez. Bağlanma azaldığında, daha fazla genetik kopya oluşturulabilir veya daha kolay bir şekilde hazırlanabilir. Spesifik gen daha sonra eksprese edilir ve şifreli proteininin daha fazlası üretilir.
RNA, Gen İfadesini Etkileyebilir
Bir genin DNA sekanslarından sonra bir RNA dizisiRNA molekülü çekirdeği terk eder. Genetik dizilimde kodlanan protein, ribozom adı verilen küçük hücre fabrikaları tarafından üretilebilir.
İşlemler zinciri aşağıdaki gibidir:
Bir RNA molekülünün iki temel işlevi, transkripsiyon ve translasyondur. DNA dizilerini kopyalamak ve aktarmak için kullanılan RNA'nın yanı sıra, hücreler de üretebilir girişim RNA veya iRNA. Bunlar adı verilen RNA dizilerinin kısa iplikleridir. kodlamayan RNA çünkü genleri kodlayan herhangi bir diziye sahip değiller.
İşlevleri, gen ifadesini azaltarak, transkripsiyon ve translasyonu engellemektir. Bu şekilde, iRNA'nın epigenetik bir etkisi vardır.
DNA Metilasyonu Gen İfadesinde Önemli Bir Faktördür
DNA metilasyonu sırasında enzimler denir. DNA metiltransferazları DNA moleküllerine metil grupları ekleyin. Bir geni aktive etmek ve transkripsiyon işlemini başlatmak için, bir proteinin başlangıç yakınındaki DNA molekülüne bağlanması gerekir. Metil grupları, normal olarak bir transkripsiyon proteininin ekleneceği yerlere yerleştirilir ve böylece transkripsiyon fonksiyonunu bloke eder.
Hücreler bölündüğünde, hücre genomunun DNA dizileri, adı verilen bir işlemde kopyalanır. DNA kopyalama. Aynı işlem, yüksek organizmalarda sperm ve yumurta hücreleri oluşturmak için kullanılır.
Gen ekspresyonunu düzenleyen faktörlerin çoğu, DNA kopyalandığında kaybolur, ancak birçok DNA metilasyon modeli kopyalanan DNA moleküllerinde çoğaltılır. Bu, gen ekspresyonunun regülasyonunun neden olduğu anlamına gelir. DNA metilasyonu kalıtsal olabilir Altta yatan DNA dizileri değişmeden kalsa bile.
DNA metilasyonu, çevre, diyet, kimyasallar, stres, kirlilik, yaşam tarzı seçimleri ve radyasyon gibi epigenetik faktörlere cevap verdiğinden, bu tür faktörlere maruz kalmanın yol açtığı epigenetik reaksiyonlar, DNA metilasyonu yoluyla kalıtılabilir. Bu, soysal etkilere ek olarak, bireyin ebeveynlerin davranışları ve maruz kaldıkları çevresel faktörlerle şekillendiği anlamına gelir.
Epigenetik Örnekler: Hastalıklar
Hücreler, hücre bölünmesini destekleyen genlerin yanı sıra, tümörlerde olduğu gibi hızlı, kontrolsüz hücre büyümesini baskılayan genlere sahiptir. Tümörlerin büyümesine neden olan genler denir onkogenler ve tümörleri önleyenlere denir tümör baskılayıcı genler.
İnsan kanserleri, tümör baskılayıcı genlerin bloke edilmiş ekspresyonu ile birleştirilmiş onkojenlerin ekspresyonunun artmasından kaynaklanabilir. Bu gen ekspresyonuna karşılık gelen DNA metilasyon deseni miras kalırsa, yavru, kansere karşı artan bir duyarlılığa sahip olabilir.
Bu durumuda kolorektal kanserhatalı bir DNA metilasyon paterni ebeveynlerden yavrulara geçebilir. 1983 tarihli bir araştırmaya ve A. Feinberg ve B. Vogelstein'ın yazısına göre, kolorektal kanserli hastaların DNA metilasyon paterninde artmış metilasyon ve tümör baskılayıcı genlerin onkojenin azalmış bir metilasyonu ile bloke olduğu görülmüştür.
Epigenetik ayrıca yardımcı olmak için kullanılabilir genetik hastalıkları tedavi etmek. Fragile X Sendromunda, önemli bir düzenleyici protein üreten bir X kromozom geni eksiktir. Proteinin yokluğu, entelektüel gelişimi engelleyen BRD4 proteininin aşırı kontrolsüz bir şekilde üretildiği anlamına gelir. BRD4 ekspresyonunu inhibe eden ilaçlar, hastalığı tedavi etmek için kullanılabilir.
Epigenetik Örnekler: Davranış
Epigenetiklerin hastalık üzerinde büyük etkisi vardır, ancak davranış gibi diğer organizma özelliklerini de etkileyebilir.
1988'de McGill Üniversitesi'nde yapılan bir araştırmada, Michael Meany, annelerinin kendilerini yalayarak ve onlara dikkat ederek dikkat ettikleri farelerin sakin yetişkinler olarak geliştiğini gözlemledi. Anneleri onları görmezden gelen sıçanlar endişeli yetişkinler haline geldi. Beyin dokusunun analizi, annelerin davranışlarının beyin hücrelerinin metilasyonu bebek farelerinde. Sıçan yavrularındaki farklılıklar epigenetik etkilerin sonucudur.
Diğer çalışmalar kıtlığın etkisine bakmıştır. Anneler hamilelik sırasında kıtlığa maruz kaldıklarında, 1944 ve 1945'te Hollanda'da olduğu gibi, çocukları kıtlığa maruz kalmayan annelere kıyasla daha fazla obezite ve koroner hastalık insidansına sahipti. Daha yüksek riskler, insülin benzeri bir büyüme faktörü üreten bir genin DNA metilasyonunun azaltılmasıyla izlendi. böyle epigenetik etkiler birkaç nesiller boyunca kalıtsal olabilir.
Ebeveynlerden çocuklara ve daha ileriye iletilebilecek davranışlardan kaynaklanan etkiler aşağıdakileri içerebilir:
Bu etkiler yavruya geçen DNA metilasyonundaki değişikliklerin sonucudur, ancak bu faktörler ebeveynlerde DNA metilasyonunu değiştirebiliyorsa, çocukların yaşadıkları faktörler kendi DNA metilasyonunu değiştirebilir. Genetik kodun aksine, çocuklarda DNA metilasyonu daha sonraki yaşamlarda davranış ve çevresel maruz kalma ile değiştirilebilir.
DNA metilasyonu davranıştan etkilendiğinde, metil gruplarının eklenebileceği DNA üzerindeki metil işaretleri gen ekspresyonunu bu şekilde değiştirebilir ve etkileyebilir. Her ne kadar gen ekspresyonu ile ilgili yapılan çalışmaların birçoğu yıllar öncesinden başlasa da, sonuçların bir epigenetik araştırmaların artan hacmi. Bu araştırma, epigenetiğin rolünün organizmalar üzerinde altta yatan genetik kod kadar güçlü bir etkisi olabileceğini göstermektedir.