Vad är epigenomet?

Epigenomet, som härstammar från grekiskans ”epi” som betyder ”ovanför”, beskriver modifieringar av genomet som inte påverkar DNA-sekvensen men som avgör om generna slås på eller stängs av där och när de behövs.

Om genomet är analogt med manuskriptet till en pjäs är epigenomet regissörens och skådespelarnas tolkning av pjäsen.

De två komponenterna i epigenomet är DNA-modifiering och kromatinremodellering.

DNA-modifiering beskriver tillsättningen av kemiska föreningar till DNA-baserna. Metylering av DNA är den vanligaste modifieringen.

Metylering i början av en gen stänger vanligtvis av genen. Kromatinmodellering beskriver hur förändringar i DNA:s struktur kan påverka genuttrycket.

Som du minns från tidigare steg lindas DNA runt histoner för att det effektivt ska kunna packas in i kärnan som kromosomer. Genuttrycket kan bero på hur hårt DNA är bundet till histonerna: när det är löst bundet är generna tillgängliga för transkriptionsfaktorer och kan uttryckas, men om det är hårt bundet kan transkription inte ske.

Den täta bindningen mellan histon och DNA bestäms av kemiska modifieringar (återigen metylering bland annat) som sker på ”svansar” som sticker ut från histonmolekylen.

Kromatinremodellering Klicka för att expandera
© St George’s, University of London

Epigenomet är dynamiskt och reagerar på externa stimuli. Man tror att vissa externa stimuli kan orsaka onormala DNA-modifieringar som i sin tur stör det normala genuttrycket.

Till exempel vet vi nu att ett defekt epigenom kan bidra, tillsammans med genomiska mutationer, till utvecklingen av cancer.

En annan grupp sjukdomar som uppstår på grund av avvikelser i epigenomet är imprintingstörningar. Prägning är ett epigenomiskt fenomen som innebär att vissa gener uttrycks beroende på deras ursprungsförälder, dvs. om en gen är ”påslagen” eller ”avslagen” beror på om den ärvts från modern eller fadern.

I vissa regioner av genomet finns det en gruppering av präglade gener som regleras av kontrollcentra för prägning.

Abnormala präglingsmönster är ansvariga för några sällsynta sjukdomar, däribland (bland annat) Beckwith Wiedemanns syndrom (ökad storlek på tungan, defekter i bukväggen, veck/gropar i örsnibben och ökad benägenhet att utveckla vissa tumörer hos barn), Prader Willi-syndromet (intellektuell funktionsnedsättning, fetma och hyperfagi) och Angelmans syndrom (intellektuell funktionsnedsättning, kramper och karakteristiskt ansiktsutseende).

Epigenomik är ett växande område som vi fortfarande vet relativt lite om.

Studien av epigenomet är dock ett snabbt växande område och i likhet med vår växande kunskap om genomet kommer vår ökande förmåga att tolka epigenomet sannolikt att förändra vår förmåga att både diagnostisera och behandla sällsynta och vanliga sjukdomar.

Talking point

En studie på möss tyder på att en rädsloreaktion kan föras vidare från förälder till barn genom ärftliga epigenetiska förändringar. Detta är känt som ”arv av föräldrarnas traumatiska exponering” (Dias, B. G. & Ressler, K. J. Nature Neurosci (2013)).

Vad är dina tankar om vad som kan vara den evolutionära fördelen med att föra vidare beteendeegenskaper orsakade av miljöstimuli genom generationer? Vilka kan vara nackdelarna med detta?