Mi az epigenom?

A görög “epi” szóból származó epigenom, amelynek jelentése “fölött”, a genom olyan módosításait írja le, amelyek nem befolyásolják a DNS-szekvenciát, de meghatározzák, hogy a gének be- vagy kikapcsolódjanak-e ott és akkor, ahol és amikor szükség van rájuk.

Ha a genom analóg egy színdarab forgatókönyvével, akkor az epigenom a színdarab rendező és a színészek általi értelmezése.

Az epigenom két összetevője a DNS-módosítás és a kromatin átalakítása.

A DNS-módosítás a kémiai vegyületek hozzáadását írja le a DNS-bázisokhoz. A DNS metilálása a leggyakoribb módosítás.

A metilálás egy gén kezdeténél általában kikapcsolja a gént. A kromatin átalakítása azt írja le, hogy a DNS szerkezetének változásai hogyan befolyásolhatják a génexpressziót.

Amint az előző lépésekből emlékeztek rá, a DNS-t hisztonok köré tekerik, hogy kromoszómaként hatékonyan be tudjon csomagolódni a sejtmagba. A génexpresszió függhet attól, hogy a DNS milyen szorosan kötődik a hisztonokhoz: ha lazán kötődik, a gének hozzáférhetőek a transzkripciós faktorok számára, és kifejeződhetnek, de ha szorosan kötődik, az átírás nem történhet meg.

A hiszton/DNS-kötés szorosságát a hisztonmolekulából kiálló “farkakon” bekövetkező kémiai módosítások (többek között ismét metiláció) határozzák meg.

A kromatin átalakítása Kattintson a bővítéshez
© St George’s, University of London

Az epigenom dinamikus és reagál a külső ingerekre. Úgy tartják, hogy bizonyos külső ingerek rendellenes DNS-módosításokat okozhatnak, amelyek viszont megzavarják a normális génexpressziót.

Már tudjuk például, hogy a hibás epigenom a genomiális mutációkkal együtt hozzájárulhat a rák kialakulásához.

Az epigenom rendellenességeiből eredő rendellenességek egy másik csoportja az imprinting-rendellenességek. Az imprinting egy olyan epigenomikai jelenség, amelynek során bizonyos gének a származási szülőktől függően fejeződnek ki, vagyis az, hogy egy gén “be- vagy kikapcsol”, attól függ, hogy az anyától vagy az apától örökölte-e.

A genom bizonyos régióiban imprintelt gének csoportosulnak, amelyeket imprinting kontrollközpontok szabályoznak.

A rendellenes imprinting-mintázatok felelősek néhány ritka rendellenességért, köztük (többek között) a Beckwith Wiedemann-szindrómáért (megnövekedett nyelvméret, hasfalhibák, fülcimpahajlatok/gödröcskék és fokozott hajlam bizonyos gyermekkori daganatok kialakulására); a Prader Willi-szindrómáért (értelmi fogyatékosság, elhízás és hiperfágia) és az Angelman-szindrómáért (értelmi fogyatékosság, görcsrohamok és jellegzetes arcberendezés).

Az epigenomika növekvő terület, amelyről még mindig viszonylag keveset tudunk.

Az epigenomika tanulmányozása azonban gyorsan fejlődő terület, és a genomról szerzett ismereteink bővüléséhez hasonlóan az epigenom értelmezésének növekvő képessége valószínűleg át fogja alakítani mind a ritka, mind a gyakori betegségek diagnosztizálására és kezelésére vonatkozó képességeinket.

Beszédes pont

Egereken végzett vizsgálat azt sugallta, hogy a félelemre adott válasz öröklődő epigenetikai változásokon keresztül öröklődhet a szülőktől a gyermekekre. Ezt nevezik “a szülői traumatikus expozíció öröklődésének” (Dias, B. G. & Ressler, K. J. Nature Neurosci (2013)).

Mi a véleménye arról, hogy mi lehet az evolúciós előnye annak, ha a környezeti ingerek által okozott viselkedési tulajdonságok generációkon keresztül öröklődnek? Mik lehetnek ennek a hátrányai?