Co je epigenom?

Epigenom, odvozený z řeckého „epi“, což znamená „nad“, popisuje modifikace genomu, které nemají vliv na sekvenci DNA, ale určují, zda se geny zapnou nebo vypnou tam, kde a kdy jsou potřeba.

Pokud je genom analogický scénáři divadelní hry, epigenom je interpretace hry režisérem a herci.

Dvěma složkami epigenomu jsou modifikace DNA a remodelace chromatinu.

Modifikace DNA popisuje přidávání chemických sloučenin k bázím DNA. Nejběžnější modifikací je metylace DNA.

Metylace na začátku genu obvykle gen vypíná. Přestavba chromatinu popisuje, jak mohou změny struktury DNA ovlivnit expresi genu.

Jak si jistě pamatujete z předchozích kroků, DNA se navíjí na histony, aby mohla být efektivně zabalena do jádra v podobě chromozomů. Exprese genů může záviset na tom, jak pevně je DNA vázána na histony: pokud je volně vázána, jsou geny přístupné transkripčním faktorům a mohou být exprimovány, pokud je však vázána pevně, k transkripci dojít nemůže.

Těsnost vazby histon/DNA je určena chemickými modifikacemi (mimo jiné opět metylací), k nimž dochází na „ocáskách“, které vyčnívají z molekuly histonu.

Remodelace chromatinu Klikněte pro rozšíření
© St George’s, University of London

Epigenom je dynamický a reaguje na vnější podněty. Předpokládá se, že určité vnější podněty mohou způsobit abnormální modifikace DNA, které následně naruší normální genovou expresi.

Například dnes víme, že defektní epigenom může spolu s genomovými mutacemi přispívat ke vzniku rakoviny.

Jinou skupinou poruch, které vznikají na základě abnormalit epigenomu, jsou poruchy imprintingu. Imprinting je epigenomický jev, při kterém se určité geny exprimují v závislosti na rodiči původu, tj. to, zda je gen „zapnutý“ nebo „vypnutý“, závisí na tom, zda byl zděděn po matce nebo po otci.

V určitých oblastech genomu dochází ke shlukování imprintovaných genů, které jsou regulovány imprintingovými řídicími centry.

Normální imprintingové vzorce jsou zodpovědné za několik vzácných poruch, mezi něž patří (mimo jiné) Beckwithův Wiedemannův syndrom (zvětšená velikost jazyka, defekty břišní stěny, záhyby/dolíčky na ušních boltcích a zvýšená náchylnost ke vzniku některých dětských nádorů); Prader Williho syndrom (mentální postižení, obezita a hyperfagie) a Angelmanův syndrom (mentální postižení, záchvaty a charakteristický vzhled obličeje).

Epigenomika je rozvíjející se obor, o kterém toho zatím víme poměrně málo.

Studium epigenomu je však rychle se rozvíjející oblastí a stejně jako naše rostoucí znalosti o genomu, i naše rostoucí schopnost interpretovat epigenom pravděpodobně změní naši schopnost diagnostiky i léčby vzácných i běžných onemocnění.

Talking point

Studie na myších naznačila, že reakce na strach se může přenášet z rodičů na děti prostřednictvím dědičných epigenetických změn. Jedná se o tzv. dědičnost traumatické expozice rodičů (Dias, B. G. & Ressler, K. J. Nature Neurosci (2013)).

Co si myslíte o tom, jaká může být evoluční výhoda předávání behaviorálních rysů způsobených podněty z prostředí po generace? Jaké by to mohlo mít nevýhody?“

.