General și definiție
Epigenetica se ocupă cu studiul tuturor acelor modificări ereditare care duc la variații ale expresiei genelor fără a modifica totuși secvența ADN și, prin urmare, fără a provoca modificări în secvența nucleotidelor care o compun.
Cu toate acestea, folosind un limbaj mai tehnic, putem afirma că epigenetica studiază toate acele modificări și toate acele modificări care sunt capabile să varieze fenotipul unui individ, fără a modifica totuși genotipul.
Meritul „de a fi inventat termenul de„ epigenetică ”este atribuit biologului Conrad Hal Waddington care, în 1942, l-a definit ca„ ramura biologiei care studiază interacțiunile cauzale dintre gene și produsul lor și produce fenotipul ”.
Explicați în acești termeni, epigenetica poate părea destul de complexă; pentru a înțelege mai bine conceptul, poate fi util să deschideți o mică paranteză cu privire la modul în care se face ADN-ul și cum are loc transcrierea genelor pe care le conține.
ADN și transcrierea genei
ADN-ul este conținut în nucleul celular, are o structură cu dublă helix și este alcătuit din unități repetitive, numite nucleotide.
Majoritatea ADN-ului conținut în celulele noastre este organizat în anumite subunități numite nucleozomi.
Nucleozomii sunt compuși dintr-o parte centrală (numită nucleu) formată din proteine numite histone în jurul cărora se înfășoară ADN-ul.
Setul de ADN și histone constituie așa-numita cromatină.
Transcrierea genelor conținute în ADN depinde tocmai de „ambalarea acestora din urmă” în interiorul nucleozomilor. De fapt, procesul de transcripție a genelor este reglementat de factori de transcripție, proteine particulare care se leagă de secvențe reglatoare specifice prezente pe ADN și care sunt capabili să activeze sau să reprime - în funcție de caz - genele specifice.
Prin urmare, ADN-ul cu un nivel scăzut de împachetare va permite factorilor de transcripție să acceseze secvențele de reglare, iar invers, ADN-ul cu un nivel ridicat de împachetare nu le va permite accesul.
Nivelul de ambalare este determinat de histonele în sine și de modificările care pot fi făcute în structura lor chimică.
Mai precis, „acetilarea histonelor (adică adăugarea unei grupări acetil la anumite situri ale aminoacizilor care alcătuiesc aceste proteine) determină cromatina să-și asume o conformație„ mai relaxată ”permițând intrarea factorilor de transcripție, deci transcripția genică Pe de altă parte, deacetilarea îndepărtează grupările acetil, determinând îngroșarea cromatinei și blocând astfel transcrierea genelor.
Semnalele epigenetice
În lumina celor spuse până acum, putem afirma că, dacă epigenetica studiază modificările capabile să schimbe fenotipul, dar nu genotipul unui individ, un semnal epigenetic este acea modificare capabilă să modifice expresia unei gene date , fără a modifica secvența nucleotidică.
În consecință, putem afirma că acetilarea histonelor menționate în paragraful anterior poate fi considerată ca un semnal epigenetic; cu alte cuvinte, este o modificare epigenetică capabilă să influențeze activitatea genei (care poate fi transcrisă sau mai puțin) fără a modifica structura sa.
Un alt tip de modificare epigenetică este constituit de reacția de metilare, atât a ADN-ului, cât și a histonelor în sine.
De exemplu, metilarea (adică adăugarea unei grupări metil) a ADN-ului la un situs promotor reduce transcrierea genei, a cărei activare este reglată chiar de acel sit promotor. De fapt, site-ul promotor este o secvență specifică de ADN localizat în amonte de gene, a căror sarcină este de a permite transcrierea acestora. Adăugarea unei grupări metil la acest site determină, prin urmare, un fel de greutate care împiedică transcrierea genelor.
Totuși, alte exemple de modificări epigenetice cunoscute în prezent sunt fosforilarea și ubiquitinarea.
Toate aceste procese care implică ADN și proteine histonice (dar nu numai) sunt reglementate de alte proteine care sunt sintetizate în urma transcrierii altor gene, a căror activitate poate fi, la rândul său, modificată.
În orice caz, cea mai interesantă particularitate a unei modificări epigenetice este că aceasta poate avea loc ca răspuns la stimuli externi de mediu care privesc, exact, mediul care ne înconjoară, stilul nostru de viață (inclusiv nutriția) și starea noastră de sănătate.
Într-un sens, o modificare epigenetică poate fi înțeleasă ca o schimbare adaptivă operată de celule.
Aceste modificări pot fi fiziologice, așa cum se întâmplă în cazul neuronilor care adoptă mecanisme epigenetice pentru învățare și memorie, dar pot fi și patologice, așa cum se întâmplă, de exemplu, în cazul tulburărilor mentale sau tumorilor.
Alte caracteristici importante ale modificărilor epigenetice sunt reversibilitatea și ereditatea. De fapt, aceste modificări pot fi transmise de la o celulă la alta, deși pot suferi modificări ulterioare în timp, întotdeauna ca răspuns la stimuli externi.
În cele din urmă, modificările epigenetice pot apărea în diferite faze ale vieții și nu numai la nivel embrionar (atunci când celulele se diferențiază) așa cum se credea cândva, ci și atunci când organismul este deja dezvoltat.
Aspecte terapeutice
Descoperirea epigeneticii și modificărilor epigenetice poate fi exploatată pe scară largă în domeniul terapeutic pentru tratamentul potențial al diferitelor tipuri de patologii, inclusiv cele de tip neoplazic (tumori).
De fapt, după cum sa menționat, modificările epigenetice pot fi, de asemenea, de natură patologică; prin urmare, în aceste cazuri, ele pot fi definite ca anomalii reale.
Prin urmare, cercetătorii au emis ipoteza că, dacă aceste modificări pot fi influențate de stimuli externi și se pot manifesta și se pot modifica în continuare pe tot parcursul vieții organismului, atunci este posibil să se intervină asupra acestora folosind molecule specifice cu scopul de a readuce situația în condiții normale.de normalitate. Acest lucru nu se poate face (cel puțin încă nu) atunci când cauza bolii se află într-o mutație genetică reală.
Pentru a înțelege mai bine acest concept, putem lua ca exemplu utilizarea pe care cercetătorii au făcut-o din cunoașterea epigeneticii în domeniul terapiilor anticancerigene.
-cos-cause-e-terapia.jpg)
.jpg)