Что такое эпигенетика?

Эпигенетика - это наука о том, как клетки контролируют активность генов без изменения последовательности ДНК. "Epi-" в переводе с греческого означает "на" или "выше", а "эпигенетический" описывает факторы, выходящие за рамки генетического кода. Эпигенетические изменения - это модификации ДНК, которые регулируют включение или выключение генов. Эти модификации прикрепляются к ДНК и не изменяют последовательность строительных блоков ДНК. В пределах полного набора ДНК в клетке (генома) все модификации, которые регулируют активность (экспрессию) генов, известны как эпигеном.

Поскольку эпигенетические изменения помогают определить, включены гены или выключены, они влияют на выработку белков в клетках. Это регулирование помогает гарантировать, что каждая клетка производит только те белки, которые необходимы для ее функционирования. Например, белки, способствующие росту костей, не вырабатываются в мышечных клетках. Закономерности эпигенетической модификации различаются у разных людей, в разных тканях человека и даже в разных клетках ткани. Влияние окружающей среды, например, рацион человека и воздействие загрязняющих веществ, может влиять на эпигеном. Эпигенетические модификации могут передаваться от клетки к клетке по мере их деления и, в некоторых случаях, передаваться по наследству из поколения в поколение.

Распространенный тип эпигенетических модификаций называется метилированием ДНК. Метилирование ДНК включает присоединение небольших химических групп, называемых метильными группами (каждая из которых состоит из одного атома углерода и трех атомов водорода), к строительным блокам ДНК. Когда в гене присутствуют метильные группы, этот ген отключается, и белок из этого гена не вырабатывается.

Другим распространенным эпигенетическим изменением является модификация гистонов. Гистоны - это структурные белки в клеточном ядре. ДНК обволакивает гистоны, придавая хромосомам их форму. Гистоны могут быть модифицированы путем добавления или удаления химических групп, таких как метильные или ацетильные (каждая из которых состоит из двух атомов углерода, трех атомов водорода и одного атома кислорода). Химические группы влияют на то, насколько плотно ДНК обернута вокруг гистонов, что влияет на то, может ли ген быть включен или выключен.

Ошибки в эпигенетическом процессе, такие как модификация неправильного гена или неспособность добавить химическую группу к определенному гену или гистону, могут привести к аномальной активности или бездействию генов. Изменение активности генов, в том числе вызванное эпигенетическими ошибками, является распространенной причиной генетических нарушений. Было обнаружено, что такие заболевания, как рак, нарушения обмена веществ и дегенеративные расстройства, связаны с эпигенетическими ошибками.

Ученые продолжают изучать взаимосвязь между геномом и химическими соединениями, которые его модифицируют. В частности, они изучают влияние эпигенетических модификаций и ошибок на функционирование генов, выработку белка и здоровье человека.