Epigenetik Nasıl Çalışır?

Aynı bir kardeşe sahip değilseniz veya bir çifti tanımıyorsanız, ikizler hakkındaki bilginizin kısmen kurguya dayalı olma ihtimali yüksektir . Sub, pulp ve popüler kültürde her yerdeler ve onları resme sürükledikleri için sanatçıları suçlamak zor. Ne de olsa, kimliğe takıntılı bir tür için, bir masanın karşısında kendinizin fiziksel bir kopyasına bakmaktan daha cezbedici bir muamma var mı?

İkizlerin birkaç kurgusal tasvirini bile gördüyseniz, muhtemelen sunumun bir uca ya da diğerine eğilme eğiliminde olduğunu fark etmişsinizdir. Ya ikizler ürkütücü derecede benzer ("The Shining"deki küçük kızlar gibi) ya da oldukça farklı ("Dead Ringers"taki baskın ve itaatkar ikiz jinekologlar gibi). İki insan birbirine bu kadar benzerken, onları farklı kılan şeyler, aynı yapan şeyler kadar kafa karıştırıcıdır.

DNA, modern kimlik kavramlarında merkezi bir rol oynar, ancak genetik bilimi anlayışımız geliştikçe, bizi biz yapan şeyin ne olduğu konusundaki anlayışımız da gelişir. İnsanlar uzun zamandır doğaya karşı beslenmeye karşı bir tartışmaya, kadere karşı özgür iradenin alt tonlarını içeren bir ikilemle meşguller. Bu şekilde doğduğun için mi yoksa içinde büyüdüğün dünya için mi olduğun kişisin?

Açıkçası, tek yumurta ikizlerinden biri kalenin kenar mahallelerinde, diğeri de kralın sarayında büyürse, genleri ne kadar benzer olursa olsun, oldukça farklı insanlara dönüşmeleri muhtemeldir. Epigenetik alanı, çevre, beslenme ve sosyal koşulların genlerin nasıl ifade edildiğini nasıl etkilediğine ışık tutarak bu konuya yeni bir yakıt ekliyor . Saraydaki ikiz, tacizci bir üvey anne tarafından mı büyütüldü? Gecekondu mahallesindeki ikiz, pipo dumanıyla dolu bir evle uğraşmak zorunda mıydı? Biri yulaf lapası yerken diğeri yağlı tatlılarla ziyafet mi çekti? Bu faktörler, her ikizin genlerinin nasıl ifade edildiğini değiştiren epigenetik değişikliklere neden olabilir. Diyetteki bir farklılık bile ikizlerden birini kanser riskine sokabilir ve diğerini ortada bırakabilir.

Bu yazıda, bu büyüleyici genetik alanının nasıl çalıştığını, epigenetik değişikliklerin hayatımızı nasıl etkilediğini ve geleceğin neler getirebileceğini inceleyeceğiz.

1. Metilasyon: Genomdan Fenotipe
2. Doğaya Karşı Yetiştirme Üzerine Epigenetik Döndürme
3. Genetik Anahtarı Çevirmek: Epigenetik Faktörler
4. Epigenetiğin Geleceği

Hiç bir uçuş simülatörü video oyunu oynadın mı? Oyun, oyuncuların oyun deneyimlerinin ne kadar "gerçek" olacağını seçmelerine olanak tanıyan çeşitli gerçekçilik ayarları sunmuş olabilir. Genellikle havada çarpışmaları açıp kapatabilir veya cephanenizin mi yoksa benzininizin mi biteceğine karar verebilirsiniz . Varsayılan ayarlar, saf simülatör ve arcade shoot-'em-up arasında bir yere düşebilir, ancak uygun seçenekleri açıp açmamanıza bağlı olarak oyun daha gerçekçi olma potansiyeline sahiptir.

Görünüşe göre, genlerimiz çok benzer bir şekilde çalışıyor. Birikmiş genetik materyalimiz (veya genomumuz) programımız olarak hizmet ediyorsa, oyun deneyimimiz bir organizmanın gözlemlenebilir özellikleri olan fenotipimizdir . Bir dizi faktör, sırayla, farklı genleri açıp kapatan epigenetik süreçlere neden olur.

Bilim adamları ilk olarak 1940'larda genom ve fenotip arasında meydana gelen değişiklikleri sınıflandırmanın bir yolu olarak "epigenetik" (kelimenin tam anlamıyla "genomun üstünde" anlamına gelir) terimini kullandılar. Örneğin, neden sadece bir tek yumurta ikizi kansere yakalanır da ikisi birden olmaz? Neler olduğunu anlamak için bilim adamları, DNA ve hücresel gelişim arasındaki ilişkiye daha yakından baktılar.

DNA bir hücrenin çekirdeğinde bulunur , bizi biz yapan her dakikanın merkezinde yer alan bir master programdır. Enzimler , metil karbon ve hidrojen demetlerini ₍ CH3) DNA'ya, genellikle bir genin başlangıcına yakın bir yerde bağlar - proteinlerin geni aktive etmek için bağlandığı yerle aynı yer. Protein, bloke edici bir metil grubu nedeniyle bağlanamazsa, gen genellikle kapalı kalır. Bilim adamları bu özel epigenetik sürece metilasyon diyorlar . Bu demetlerin düzeni, bir ömür boyunca büyük ölçüde değişebilir, ancak aynı zamanda embriyo gelişimi sırasında kalıcı olarak da kurulabilir. Her şey metil gruplarının dağılımını etkileyebilecek çeşitli faktörlere bağlıdır.

Epigenetik bilim adamları araştırmalarının çoğunu metilasyona adasalar da, birçok farklı epigenetik süreç türü tanımladılar. Kromatin modifikasyonu bu süreçler arasında ağırlıklı olarak yer almaktadır. Çekirdeğin içinde DNA , kromozomları oluşturan kromatin oluşturmak için histon protein demetlerinin etrafına sarılır . Kromatinin yapısını değiştirirseniz gen ifadesini değiştirirsiniz. Çeşitli kimyasal gruplar bu amaca histonlara bağlanarak ulaşır.

Bütün bunlar doğaya karşı yetiştirme tartışmasını nasıl etkiler? Sonraki sayfada öğrenin.

DNA'yı tazeleyin

Genetik araştırmalar konusunda biraz kafanız karışık mı? DNA Nasıl Çalışır ve Hücreler Nasıl Çalışır'da sizin için hepsini parçalayalım .

Büyük doğaya karşı yetiştirme playoffunda devre devresi. Skoru aşağı indirelim. Büyük ölçüde ebeveynlerimizden miras aldığımız genlere dayandığımız gerçeği, kesinlikle doğa için bir noktadır, ancak günlük yaşamımızın epigenetik değişiklikleri etkileyebileceği gerçeği, birini kesinlikle yetiştirme tahtasına koyar. İlginç bir şekilde, bir sonraki küçük gerçek, beraberliği bozmaz - her iki taraf için de bir puan alır. Şu anda bildiklerimize dayanarak, en azından bazı epigenetik değişikliklerin kalıtsal olduğu görülüyor.

Bir an için video oyunu benzetmesine geri dönün. Ebeveynleriniz size sadece merkezi programı değil, kullandıkları gerçek oyun ayarlarından bazılarını da aktarır. Bazı kromatin modifikasyonları yeni sentezlenmiş DNA ve proteinlere transfer olur. Tahmin edebileceğiniz gibi, kalıtsal epigenetik değişiklikler olasılığı, evrim anlayışımız üzerinde büyük bir etkiye sahip . Bilim adamları, 18. yüzyıl bilim adamı Jean-Baptiste Lamarck'ınkiler gibi daha önce itibarsızlaştırdıkları teorileri bile yeniden değerlendirdiler. Son bulgular, Lamarck'ın, zürafaların boyunlarının nesiller boyunca yiyeceğe ulaşma süreci boyunca uzadığına dair teorisini tam olarak desteklemese de , bazı kanıtlar kesinlikle Lamarckçıdır.

Örneğin su piresini ele alalım. Yırtıcıların yoğun olduğu bir ortamda, yaratıklar büyük, savunmacı dikenler geliştirirler - yırtıcı olmayan bir ortamda yetiştirilseler bile yavruları da bu özelliği geliştirir. Bu sürece nesiller arası epigenetik kalıtım denir . İnsanlar, baba tehdit altında hissettiği için büyüyen savunma dikenleriyle uğraşmak zorunda kalmayabilir, ancak araştırmalar, çeşitli davranış ve sağlık koşullarının kalıtsal epigenetik değişikliklerden kaynaklandığını göstermiştir.

Epigenetik değişiklikler ayrıca kök hücrelerin beyinde bulunanlar gibi özel hücrelere dönüşmesine izin verir. Organizmalar bu hayati sürece bağlıyken, epigenetik değişiklikler de hastalıklara katkıda bulunur. Bazı durumlarda, etkinleştirilen gen veya genler, Angelman sendromu gibi zayıflatıcı hastalıklarla ilişkili olanlardır . Diğer durumlarda, epigenetik değişiklikler gerçekten önemli bir geni devre dışı bırakır. Video oyunu örneğini tekrar kullanmak gerekirse, bir organizma için iyi çalışan belirli bir dizi ayar vardır, ancak çok az veya çok fazla seçeneğin açılması, çok tatmin edici olmayan bir oyun deneyimine yol açabilir. Bilim adamları bile metilasyonun hem azaldığını hem de arttığını düşünüyor(enzimlerin DNA'ya bağladığı kimyasal demetler) çok fazla büyümeyi teşvik eden genleri açarak veya tümör baskılayıcı genleri kapatarak kansere neden olabilir.

Bu epigenetik anahtarları ne tür faktörler çevirir? Sonraki sayfada öğrenin.

Epigenetiğe ne kadar çok bakarsanız, hayatımızın açılıp kapatılabilen çeşitli genlerin bir kontrol listesinden biraz daha fazlası olduğu anlaşılıyor. O kadar hızlı yaşlanmak istemiyor musunuz? Buraya Tıkla. Biraz obezite ister misin? 2 numaralı kalemle "evet" veya "hayır" olarak işaretlemeniz yeterlidir. Tabii ki, işin can alıcı noktası, hala hayatımızı tanımlayan genetik Scantron sayfalarında hangi faktörlerin hangi yanıtlara yol açtığını bulmaya çalışmamız.

Epigenetik değişiklikler, pek çok hayati sürecimiz gibi, başa çıkmak için bedenlerimize düşer. Akşam yemeğini en son ne zaman yaktığınızı veya işe giderken yanlış çorap giydiğinizi bir düşünün. Gerçekten kalp atışınız veya genlerinizin nasıl ifade edildiği üzerinde doğrudan kontrol sahibi olmak istiyor musunuz? Hayır, yani vücudunuz çevrenize tepki verir ve tüm bunları sizin için halleder. Bu arada beyniniz (yani siz) yiyecek toplama , üreme ve ütüyü kapatmayı hatırlama gibi temel problem çözme görevleriyle ilgilenmeye başlar . Bununla birlikte, boş zamanlarımızda, bedenlerimizin yaptıklarını nasıl yaptığını bulmak için çok çaba harcadık. Bu nedenle, bazı faktörlerin epigenetik değişikliklere nasıl neden olduğunu zaten anladık.

Beslenme : Söylediği gibi, sen ne yersen osun. Araştırmalar, bir kişinin çocukluk döneminde gıda kıtlığının veya fazlalığının diyabet, obezite ve erken ergenliğe yol açan epigenetik değişikliklere neden olabileceğini göstermiştir. Kıtlık döneminde anlamlı gelen uyarlamalar, daha sonra bolluk döneminde yaşayan çocuklara ve torunlara aktarılabilir. Genler, olumsuz koşullarla başa çıkmak için epigenetik olarak ayarlanır ve daha sonra daha rahat koşullardan zevk alabilecek yavrulara geçer. Deneyler, gıdaların rahimde epigenetik değişikliklere nasıl neden olabileceğini de göstermiştir. Bilim adamları, anneyi metilasyonu değiştiren soya açısından zengin bir diyetle besleyerek farelerde tüy renklerini etkiledi ve obeziteyi caydırdı [kaynak: Ray ].

Ebeveynlik: Epigenetik alanı, ebeveyn bakımının ruh sağlığı üzerindeki önemine ışık tutmaya devam ediyor. Deneyler, yavrularını nadiren tımar eden ve emziren anne farelerin endişeli yavrular yetiştirdiğini keşfetti. Bu zayıf ebeveynlik, aslında stres hormonlarının üretimini kontrol eden genleri değiştirir. Bu, doğanın gençleri potansiyel olarak tehlikeli bir ortama hazırlama yöntemidir. İnsanlarda, bilim adamları intihar kurbanlarının beyinlerinde metilasyon değişiklikleri gözlemlediler. Beynin ruh halini etkileyebilen bir parçası olan hipokampusun alanları , kapatılmış genleri içeriyordu. Her beş intihar kurbanından tahminen biri çocuk istismarına maruz kaldı, bu da uzmanların stresli yetiştirme ve epigenetik değişim arasındaki olası bir ilişkiyi düşünmesine yol açtı [kaynak:Ekonomist ].

Araştırmalar, çevremizdeki ve diyetlerimizdeki epigenetik değişim ile çeşitli faktörler arasındaki bağlantıları ortaya çıkarmaya devam ediyor. Bu bilgiden nasıl yararlanabiliriz? Sonraki sayfada öğrenin.

Babalar, Kokain ve Mantar ilacı

Epigenetik değişiklikleri yavrulara geçiren sadece anneler değildir. Sıçanlarla yapılan deneyler, mahsul mantar ilacı vinklozolin'in kansere ve böbrek kusurlarına karşı duyarlılığa neden olabileceğini ve bunların her ikisinin de metilasyon değişiklikleri yoluyla yavrulara aktarılabileceğini göstermiştir. Benzer bir tıbbi deneyde, araştırmacılar, kokain kullanan farelerin epigenetik değişiklikler sayesinde hafıza problemlerini üç nesilden sonraki nesillere aktardığını keşfettiler.

Epigenom hakkında bilgi arttıkça, tükettiğimiz maddelerin ve içinde yaşadığımız sosyal durumların genlerimizin ifade edilme şeklini nasıl etkilediği hakkında daha fazla şey öğrenmeye devam ediyoruz. Bilim adamları şimdiden organizmaların nasıl evrimleştiğini ve özelliklerin ebeveynden yavruya nasıl geçtiğini yeniden düşünüyorlar. Fakat bu bilgi hangi noktada yaşama şeklimizi değiştirmeye başlayacak? Hangi noktada bir hap alıp yaşam kalitemizi iyileştirmek için doğru gen kombinasyonunu bloke edebileceğiz veya engelini kaldırabileceğiz?

Yaşlanmayı durdurmak ve insan genomunda ince ayar yapmak oldukça hayranlık uyandıran olasılıklar olsa da, epigenetikçiler epigenetik hastalıkları tedavi etmenin yollarını keşfetmekle çok daha fazla ilgileniyorlar. Bazı kanserler, tümör baskılayıcı genlerin deaktivasyonu nedeniyle meydana geldiğinden, araştırmacılar onları yeniden aktive eden ilaçlar geliştirmek için çalıştılar. Örneğin azasitidin ilacı lösemiyi bu şekilde tedavi eder. Bununla birlikte, tedavi edilecek epigenomun doğru kısımlarını bulmak samanlıkta iğne bulmaya benzer. Ve araştırmacılar, etkilemek istedikleri alanları bulduklarında, epigenetik ilaçlar o kadar da spesifik değildir. Tedavi etmek istedikleri genleri bloke etmeyi veya engellemeyi kaldırmayı başarabilirler, ancak diğer genleri de etkileyerek potansiyel olarak tehlikeli yan etkilere neden olabilirler.

İnsan Genom Projesi'nin tamamlanmasının ardından, İnsan Epigenom Projesi şu anda genom ve fenotip arasında meydana gelebilecek değişikliklerin kapsamını haritalamak için çabalıyor. Bununla birlikte, bir kez bittiğinde, bir epigenomik harita, hangi bireylerin belirli hastalıklar için risk altında olduğunu belirlemede ve yanlış genlerin açılmasını veya kapanmasını engelleyebilecek yaşam tarzı değişikliklerini teşvik etmede de faydalı olabilir.

Bununla birlikte, gelecekteki ilaçlardan daha fazlası tehlikede. Epigenetik keşifler ayrıca doktorları mevcut ilaçları yeniden incelemeye zorlar. FDA onaylı ilk epigenomik ilaç olan azasitidin bile daha önce kemik iliği kök hücre bozukluklarını tedavi etmek için kullanılıyordu. Ancak epigenetik etkilerinin keşfinden sonra doktorlar diğer alanlardaki kullanımlarını keşfetti.

Kök hücreler de epigenetikçiler için önemli bir ilgi alanıdır. Hücrelerin nasıl geliştiğini belirleyen epigenetik değişiklikleri inceleyerek, sonunda bir kök hücrenin hangi doku tipine dönüşeceğini belirlemek mümkün olabilir. Bunun etkileri hakkında daha fazla bilgi için, Kök Hücrelerin Nasıl Çalıştığını okuyun .

Bu arada, epigenetik değişiklikler hakkında ne kadar çok şey bilirsek, eylemlerimiz ile sadece kendi yaşamlarımız değil, çocuklarımızın yaşamları arasındaki ilişkiyi de o kadar çok fark ederiz. Kim olduğumuzu bulmak için başka bir genetik katmanı soyduğumuzda, bizi başka hangi gizemler bekliyor?

DNA hakkında daha fazla bilgi edinmek için sonraki sayfadaki bağlantıları takip edin .

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı

Kaynaklar

­