Hvad er epigenomet?

Afledt af det græske ord “epi”, der betyder “over”, beskriver epigenomet ændringer i genomet, der ikke påvirker DNA-sekvensen, men som bestemmer, om generne tændes eller slukkes, hvor og hvornår de er nødvendige.

Hvis genomet er analogt med manuskriptet til et teaterstykke, er epigenomet instruktørens og skuespillernes fortolkning af stykket.

To komponenter i epigenomet er DNA-modifikation og kromatinomdannelse.

DNA-modifikation beskriver tilføjelsen af kemiske forbindelser til DNA-baserne. Methylering af DNA er den mest almindelige modifikation.

Methylering ved starten af et gen slukker normalt for genet. Kromatinomdannelse beskriver, hvordan ændringer i DNA’s struktur kan påvirke genekspressionen.

Som du husker fra de foregående trin, er DNA’et viklet rundt om histoner, så det effektivt kan pakkes ind i kernen som kromosomer. Genekspression kan afhænge af, hvor tæt DNA’et er bundet til histonerne: Når det er løst bundet, er generne tilgængelige for transkriptionsfaktorer og kan udtrykkes, men hvis det er tæt bundet, kan transkription ikke finde sted.

Den tætte binding af histon/DNA-bindingen bestemmes af kemiske modifikationer (igen bl.a. methylering), der sker på “haler”, som stikker ud fra histonmolekylet.

Kromatinomdannelse Klik for at udvide
© St George’s, University of London

Epigenomet er dynamisk og reagerer på eksterne stimuli. Man mener, at visse eksterne stimuli kan forårsage unormale DNA-modifikationer, som igen forstyrrer normal genekspression.

For eksempel ved vi nu, at et defekt epigenom sammen med genomiske mutationer kan bidrage til udviklingen af kræft.

En anden gruppe af sygdomme, der opstår på grund af abnormiteter i epigenomet, er imprintingforstyrrelser. Prægning er et epigenomisk fænomen, hvor visse gener udtrykkes afhængigt af deres forældre af oprindelse, dvs. om et gen er “tændt” eller “slukket” afhænger af, om det er arvet fra din mor eller din far.

I visse regioner af genomet er der en klynge af prægede gener, som reguleres af kontrolcentre for prægning.

Abnormale prægningsmønstre er ansvarlige for nogle få sjældne sygdomme, herunder (bl.a.) Beckwith Wiedemanns syndrom (øget tungestørrelse, defekter i bugvæggen, øreflipper/gruber og en øget tilbøjelighed til at udvikle visse tumorer hos børn); Prader Willi-syndromet (intellektuel funktionsnedsættelse, fedme og hyperfagi) og Angelmans syndrom (intellektuel funktionsnedsættelse, kramper og karakteristisk ansigtsudseende).

Epigenomics er et område i vækst og et område, som vi stadig ved relativt lidt om.

Epigenomforskning er imidlertid et hurtigt voksende område, og ligesom vores voksende viden om genomet vil vores voksende evne til at fortolke epigenomet sandsynligvis ændre vores evne til både at diagnosticere og behandle sjældne og almindelige sygdomme.

Talking point

En undersøgelse af mus tydede på, at en frygtreaktion kunne overføres fra forældre til barn gennem arvelige epigenetiske ændringer. Dette er kendt som “arv af forældrenes traumatiske eksponering” (Dias, B. G. & Ressler, K. J. Nature Neurosci (2013)).

Hvad er dine tanker om, hvad der kan være den evolutionære fordel ved at videregive adfærdsegenskaber forårsaget af miljømæssige stimuli gennem generationer? Hvad kan være ulemperne ved dette?