Эпигенетик: ДНХ өөрчлөгдөөгүй мутаци. Эпигенетик: бидний генетикийн кодыг юу хянадаг вэ? Эпигенетик үзэгдлийн жишээ

Эпигенетик судалгаанд хроматин иммунопреципитаци (ChIP-on-chip ба ChIP-Seq-ийн янз бүрийн өөрчлөлтүүд), in situ эрлийзжүүлэх, метилизацид мэдрэмтгий хязгаарлах ферментүүд, ДНХ-ийн аденин метилтрансферазыг тодорхойлох (Damque), бисулфитийг тодорхойлох зэрэг өргөн хүрээний молекул биологийн аргуудыг ашигладаг. Үүнээс гадна биоинформатикийн аргуудыг (компьютерийн эпигенетик) ашиглах нь улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэж байна.

Нэвтэрхий толь бичиг YouTube

1 / 5

Эпигенетик. Молекул биологич Борис Федорович Ванюшин түүхийг өгүүлдэг.

Эпигенетик гэж юу вэ? - Карлос Герреро-Босанья

Елена Григоренко. Эпигенетик юу судалдаг вэ?

ДНХ дээрх эпигенетик шошго

Гордон - Харилцан яриа: Эпигенетик

Хадмал орчуулга

Жишээ

Эукариотуудын эпигенетик өөрчлөлтүүдийн нэг жишээ бол эсийн ялгарах үйл явц юм. Морфогенезийн явцад плюрипотент үүдэл эсүүд нь үр хөврөлийн олон төрлийн плюрипотент эсийн удам угсааг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь эргээд бүрэн ялгаатай эсүүдийг үүсгэдэг. Өөрөөр хэлбэл, нэг бордсон өндөг - зигота нь мэдрэлийн эсүүд, булчингийн эсүүд, хучуур эдүүд, судасны эндотели гэх мэт олон хуваагдлаар янз бүрийн төрлийн эсүүдэд хуваагддаг. Энэ нь зарим генийг идэвхжүүлж, үүний зэрэгцээ эпигенетик механизмыг ашиглан бусдыг дарангуйлснаар хүрдэг.

Хоёрдахь жишээг үлийн цагаан оготногоор үзүүлж болно. Намрын улиралд, хүйтэн цаг агаар эхлэхээс өмнө тэд хаврынхаас илүү урт, өтгөн үстэй төрдөг боловч "хавар" ба "намрын" хулгануудын доторх хөгжил нь бараг ижил нөхцөлд (температур, өдрийн урт, чийгшил гэх мэт) тохиолддог. . Судалгаанаас харахад үсний уртыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг эпигенетик өөрчлөлтийг өдөөж буй дохио нь цусан дахь мелатонины концентрацийн градиентийн өөрчлөлт (хавар буурч, намрын улиралд нэмэгддэг) юм. Тиймээс эпигенетик дасан зохицох өөрчлөлт (үсний урт нэмэгдэх) нь хүйтэн цаг агаар эхлэхээс өмнө үүсдэг бөгөөд энэ нь дасан зохицох нь организмд ашигтай байдаг.

Этимологи ба тодорхойлолт

"Эпигенетик" гэсэн нэр томъёог (мөн "эпигенетик ландшафт") Конрад Ваддингтон ( Конрад Хэл Уоддингтон) 1942 онд "генетик" болон Аристотелийн "эпигенез" гэсэн үгсийн дериватив болгон. Ваддингтон энэ нэр томъёог бий болгохдоо генийн физик шинж чанарыг бүрэн мэддэггүй байсан тул генүүд хүрээлэн буй орчинтойгоо хэрхэн харьцаж, фенотип үүсгэх тухай ойлголтын загвар болгон ашигласан.

"Генетик" гэдэг үгтэй ижил төстэй байдал нь энэ нэр томъёог ашиглахад олон зүйрлэлийг бий болгосон. "Эпигеном" нь "геном" гэсэн нэр томъёотой ижил төстэй бөгөөд эсийн эпигенетикийн ерөнхий төлөвийг тодорхойлдог. "Генетик код" гэсэн зүйрлэлийг мөн өөрчилсөн бөгөөд "эпигенетик код" гэсэн нэр томъёог янз бүрийн эсүүдэд янз бүрийн фенотип үүсгэдэг эпигенетик шинж чанаруудын багцыг тодорхойлоход ашигладаг. "Эпимутаци" гэсэн нэр томъёог өргөн хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь хэд хэдэн эсийн үүслээр дамждаг хэсэгчилсэн хүчин зүйлээс үүдэлтэй хэвийн эпигеномын өөрчлөлтийг хэлдэг.

Эпигенетикийн молекулын үндэс

Эпигенетикийн молекулын үндэс нь ДНХ-ийн анхдагч бүтцэд нөлөөлдөггүй ч тодорхой генийн үйл ажиллагааг өөрчилдөг ч нэлээд төвөгтэй байдаг. Энэ нь яагаад олон эст организмын ялгаатай эсүүд зөвхөн тодорхой үйл ажиллагаанд шаардлагатай генийг илэрхийлдэг болохыг тайлбарладаг. Эпигенетик өөрчлөлтүүдийн нэг онцлог шинж чанар нь эсийн хуваагдлаар үргэлжилдэг. Ихэнх эпигенетик өөрчлөлтүүд зөвхөн нэг организмын амьдралын туршид тохиолддог гэдгийг мэддэг. Үүний зэрэгцээ, хэрэв эр бэлгийн эс эсвэл өндөгний ДНХ-ийн өөрчлөлт гарсан бол зарим эпигенетик илрэлүүд нэг үеэс нөгөөд дамждаг.

ДНХ метилизаци

Өнөөдрийг хүртэл хамгийн сайн судлагдсан эпигенетик механизм бол цитозины ДНХ суурийн метилизаци юм. Удамшлын илэрхийлэл, түүний дотор хөгшрөлтийг зохицуулахад метилизацийн гүйцэтгэх үүргийг эрчимтэй судлах нь 20-р зууны 70-аад онд Борис Федорович Ванюшин, Геннадий Дмитриевич Бердышев болон хамтран зохиогчдын анхдагч бүтээлээр эхэлсэн. ДНХ-ийн метилизацийн процесс нь цитозины цагирагийн С5 байрлал дахь CpG динуклеотидын нэг хэсэг болох цитозинд метилийн бүлгийг нэмэх явдал юм. ДНХ метилжилт нь гол төлөв эукариотуудын онцлог шинж юм. Хүний хувьд геномын ДНХ-ийн 1 орчим хувь нь метилжсэн байдаг. ДНХ метилтрансфераза 1, 3a, 3b (DNMT1, DNMT3a ба DNMT3b) гэж нэрлэгддэг гурван фермент нь ДНХ метилизацийн процессыг хариуцдаг. DNMT3a ба DNMT3b гэж таамаглаж байна de novoХөгжлийн эхний үе шатанд ДНХ метиляцийн профайлыг бүрдүүлдэг метилтрансферазууд ба DNMT1 нь организмын амьдралын сүүлийн үе шатанд ДНХ метилжилтийг гүйцэтгэдэг. DNMT1 фермент нь 5-метилцитозинтэй өндөр холбоотой байдаг. DNMT1 нь "гемиметилжсэн талбай" (зөвхөн нэг ДНХ-ийн хэлхээн дэх цитозин метилжсэн газар) олдвол хоёр дахь хэлхээн дэх цитозиныг нэг цэгт метилчилдэг. Метилизацийн үүрэг нь генийг идэвхжүүлэх/идэвхгүй болгох явдал юм. Ихэнх тохиолдолд генийг дэмжигч хэсгүүдийн метиляци нь генийн үйл ажиллагааг дарангуйлахад хүргэдэг. ДНХ-ийн метилизацийн зэрэгт бага зэрэг өөрчлөлт орсон ч генетикийн илэрхийлэлийн түвшинг эрс өөрчилдөг болохыг харуулсан.

Гистоны өөрчлөлтүүд

Гистон дахь амин хүчлүүдийн өөрчлөлт нь уургийн молекулын бүх хэсэгт тохиолддог боловч N-сүүлийн өөрчлөлтүүд илүү олон удаа тохиолддог. Эдгээр өөрчлөлтүүд нь: фосфоржилт, хаа сайгүй болох, ацетилизаци, метилизаци, сумилжилт. Ацетилжилт нь хамгийн их судлагдсан гистоны өөрчлөлт юм. Тиймээс ацетилтрансфераза (H3K14ac ба H3K9ac тус тус) гистон Н3-ийн 14 ба 9-р лизинүүдийн ацетилизаци нь хромосомын энэ бүс дэх транскрипцийн үйл ажиллагаатай харилцан хамааралтай байдаг. Энэ нь лизин ацетиляци нь эерэг цэнэгийг саармаг болгон өөрчилдөг тул ДНХ-ийн сөрөг цэнэгтэй фосфатын бүлгүүдтэй холбогдох боломжгүй болдог. Үүний үр дүнд гистонууд ДНХ-ээс салдаг бөгөөд энэ нь SWI/SNF цогцолборын "нүцгэн" ДНХ болон транскрипцийг өдөөдөг бусад транскрипцийн хүчин зүйлүүд дээр буухад хүргэдэг. Энэ бол эпигенетик зохицуулалтын "cis" загвар юм.

Гистонууд өөрчлөгдсөн төлөвөө хадгалах чадвартай бөгөөд репликацийн дараа ДНХ-тэй холбогддог шинэ гистонуудыг өөрчлөх загвар болж ажилладаг.

Хроматины дахин загварчлал

Эпигенетик хүчин зүйлүүд нь тодорхой генийн экспрессийн үйл ажиллагаанд хэд хэдэн түвшинд нөлөөлж, эс эсвэл организмын фенотипийг өөрчлөхөд хүргэдэг. Энэ нөлөөний механизмын нэг нь хроматиныг өөрчлөх явдал юм. Хроматин нь уураг, ялангуяа гистоны уураг бүхий ДНХ-ийн нэгдэл юм. Гистонууд нь нуклеосом үүсгэдэг бөгөөд түүний эргэн тойронд ДНХ шархаддаг бөгөөд үүний үр дүнд цөмд нягтардаг. Генийн илэрхийлэлийн эрч хүч нь геномын идэвхтэй илэрхийлэгдсэн хэсгүүдийн нуклеосомын нягтаас хамаарна. Нуклеосомгүй хроматиныг нээлттэй хроматин гэж нэрлэдэг. Хроматин дахин загварчлах нь нуклеосомын "нягтрал" болон гистонуудын ДНХ-тэй холбоотой идэвхтэй өөрчлөлтийн үйл явц юм.

Прионууд

МикроРНХ

Сүүлийн үед удамшлын үйл ажиллагааг зохицуулах үйл явцад жижиг кодчилдоггүй РНХ (миРНХ) гүйцэтгэх үүргийг судлахад ихээхэн анхаарал хандуулж байна. МикроРНХ нь мРНХ-ийн 3"-ийн орчуулагдаагүй бүсэд нэмэлт холболт хийснээр мРНХ-ийн тогтвортой байдал, орчуулгыг өөрчилж чаддаг.

Утга

Соматик эсийн эпигенетик удамшил нь олон эст организмын хөгжилд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Бүх эсийн геном нь бараг ижил байдаг бөгөөд үүний зэрэгцээ олон эсийн организм нь хүрээлэн буй орчны дохиог өөр өөр байдлаар хүлээн авч, өөр өөр үүрэг гүйцэтгэдэг өөр өөр ялгаатай эсүүдийг агуулдаг. Энэ нь "эсийн санах ой" -ыг бүрдүүлдэг эпигенетик хүчин зүйлүүд юм.

Эм

Хүний эрүүл мэндэд генетикийн болон эпигенетикийн үзэгдэл хоёулаа ихээхэн нөлөөлдөг. Генийн метиляци алдагдах, мөн геномын дардастай генийн гемизгот байдлаас болж үүсдэг хэд хэдэн өвчин байдаг. Эпигеномыг онилж, хэвийн бус байдлыг засах замаар эдгээр өвчнийг эмчлэх эпигенетик эмчилгээг одоогоор боловсруулж байна. Олон организмын хувьд гистоны ацетилизаци/деацетиляцийн үйл ажиллагаа ба амьдралын үргэлжлэх хугацаа хоёрын хоорондын холбоо нь батлагдсан. Магадгүй эдгээр үйл явц нь хүний ​​дундаж наслалтад нөлөөлж магадгүй юм.

Хувьсал

Эпигенетикийг голчлон эсийн эсийн санах ойн хүрээнд авч үздэг ч генетикийн өөрчлөлт нь үр удамд дамждаг трансгенератив эпигенетик нөлөөллүүд бас байдаг. Мутациас ялгаатай нь эпигенетик өөрчлөлт нь буцах боломжтой бөгөөд магадгүй чиглүүлэх боломжтой (дасан зохицох). Тэдний ихэнх нь хэдэн үеийн дараа алга болдог тул зөвхөн түр зуурын дасан зохицох боломжтой. Геномын импринтингээр дамжуулан тухайн генийн мутацийн давтамжид эпигенетик нөлөөлөх боломжийн талаар идэвхтэй хэлэлцүүлэг өрнүүлж байгаа бөгөөд генийн аллел нь эцэг эхийн аль хүйсээс хамаарч өөр өөр метилизацитай байдаг үзэгдэл юм. Импринтингтэй холбоотой өвчний хамгийн алдартай тохиолдол бол Ангелман синдром ба Прадер-Вилли хам шинж юм. Аль аль нь 15q мужид хэсэгчилсэн устгалаас үүдэлтэй. Энэ нь энэ хэсэгт геномын дардас байгаатай холбоотой юм.

Трансгенератив эпигенетик нөлөө

Маркус Пэмбри ( Маркус Пэмбри) болон хамтран зохиогчид 19-р зуунд Шведэд өлсгөлөнд нэрвэгдсэн эрчүүдийн ач, зээ нар (гэхдээ ач охин нь биш) зүрх судасны өвчнөөр өвчлөх магадлал бага, харин чихрийн шижин өвчтэй болох магадлал өндөр байгааг олж мэдсэн нь эпигенетик удамшлын жишээ гэж зохиогч үзэж байна. .

Хорт хавдар, хөгжлийн эмгэг

Олон бодисууд нь эпигенетик хорт хавдар үүсгэгчийн шинж чанартай байдаг: тэдгээр нь мутаген нөлөө үзүүлэхгүйгээр хавдрын өвчлөл нэмэгдэхэд хүргэдэг (жишээлбэл, диэтилстилбестрол арсенит, гексахлорбензол, никелийн нэгдлүүд). Олон тооны тератогенууд, ялангуяа диэтилстилбестрол нь эпигенетик түвшинд урагт онцгой нөлөө үзүүлдэг.

Гистоны ацетилизаци ба ДНХ-ийн метилжилтийн өөрчлөлтүүд нь янз бүрийн генийн үйл ажиллагааг өөрчлөх замаар түрүү булчирхайн хорт хавдар үүсэхэд хүргэдэг. Түрүү булчирхайн хорт хавдрын генийн идэвхжилд хооллолт, амьдралын хэв маяг нөлөөлдөг.

2008 онд АНУ-ын Эрүүл мэндийн үндэсний хүрээлэнгээс ирэх 5 жилийн хугацаанд эпигенетикийн судалгаанд 190 сая доллар зарцуулна гэж мэдэгджээ. Санхүүжилтийг эхлүүлсэн зарим судлаачдын үзэж байгаагаар эпигенетик нь хүний ​​өвчнийг эмчлэхэд генетикээс илүү чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Анагаах ухааны тэргүүлэгч сэтгүүл Lancet 2010 онд анхаарал хомсдолын хэт идэвхжилийн эмгэг (ADHD) болон удамшлын талаар шүүмжлэлтэй нийтлэл хэвлүүлсэн.

Эм зүйч, консерватив эмч нар удамшил гэх нэр томьёоны тухай ярихдаа өвчтөнтэй санаатайгаар, санаатайгаар буруу харилцаж байгааг энэ нийтлэлийн зохиогчид хатуу шүүмжилсэн. Хүмүүст энэ өвчин удамшлын шинж чанартай тул эдгэршгүй гэж хэлдэг. Энэхүү стратегийн цаад санаа нь эмчилгээний донтолтыг хөгжүүлэхэд оршдог бөгөөд энэ нь эмийн үйлдвэрт эм зарахад маш тохиромжтой.

Эпигенетикийн ачаар ADHD нь эпигенетик өвчин гэдгийг бид мэднэ. Өөрөөр хэлбэл, ADHD нь үхлийн аюултай удамшлын хүчин зүйлээс (ДНХ-ийн алдаа) биш, харин генүүдийн хүрээлэн буй орчинтойгоо урвуу харилцан үйлчлэлээс үүдэлтэй байдаг. Энэ нь ADHD-тай насанд хүрэгчид болон хүүхдүүд хоолны дэглэмээ өөрчлөхөд бүх шинж тэмдгүүд хурдан сайжирч байгааг тайлбарлаж байна.

Генетик- ДНХ-ийн бичлэгийн эргэлт буцалтгүй алдаан дээр үндэслэн удамшлыг тодорхойлдог шинжлэх ухаан.

Эпигенетикгенийн үйл ажиллагаанд гадны хүчин зүйлийн нөлөөллийг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Эпигенетик нь асуудлын мөн чанар, ялангуяа уургийн нөхөн үржихүйн (нийлэгжилт) алдааг судалдаг.

Nutrigenomicsэпигенетикийн мэргэжилтэн бөгөөд генийн үйл ажиллагаанд хоол тэжээлийн нөлөөллийг судалдаг.

Тиймээс генетик ба эпигенетик нь өвчтөний асуудлын талаар өөр өөр үзэл бодолтой байдаг. Генетикийн хувьд өвчтөн бол түүний өвчний "хохирогч" бөгөөд энэ тохиолдолд бид зөвхөн нөхцөл байдлыг "хяналтанд" байлгаж чадна. Эпигенетик нь шалтгаант хүчин зүйлүүдэд анхаарлаа хандуулдаг. Энэ нь хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдал өөрчлөгдөхөд өвчтөн эрүүл мэндээ хянах боломжтой гэсэн үг юм.

Генетик ба эпигенетик өвчин

Тодорхой генийн согогоос үүссэн удамшлын өвчнийг моногенийн өвчин гэж ангилдаг. Энэ нь нэг алдаатай генээс болж өвчин үүсдэг гэсэн үг. Ген нь бидний ДНХ гэж нэрлэдэг тусгай кодуудаас бүрддэг. Эдгээр кодуудад алдаа (мутаци) гарч болзошгүй. Ийм нэг мутаци нь удамшлын моногенетик өвчний үндэс байж болно.

Генетик өвчнөөс ялгаатай нь эпигенетик эмгэг нь ДНХ-ийн мутациас үүдэлтэй биш, харин хоол хүнс, гэмтлийн туршлага, төрөхийн өмнөх стресс, янз бүрийн химийн бодис зэрэг хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийн нөлөөн дор үүсдэг. Молекулын хувьд хүрээлэн буй орчны эдгээр бүх хүчин зүйлүүд нь тодорхой генийг унтрааж эсвэл идэвхжүүлдэг. Бүх удамшлын өвчний 0.5% -д генетикийн өвчин ("ДНХ-ийн бичлэгийн зөв бичгийн алдаа") тохиолддог. Генетик өвчин нь ихэвчлэн эргэлт буцалтгүй байдаг (жишээлбэл, Даун синдром).

Эпигенетик өвчин нь ДНХ бүрэн бүтэн хэвээр байгаа генийн үйл ажиллагааны гажиг юм. Эпигенетик өвчин хоёр янзаар тохиолдож болно.

1. Эхний арга нь төрөлхийн (эхийн хэвлийд эсвэл эцэг, эхээс эрүүл бус генийг шилжүүлэх үед).
2. Хоёрдахь арга бол олдмол нөхцөл бөгөөд жишээлбэл, эрүүл бус амьдралын хэв маягийн улмаас хэн нэгэн хүн 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин өвчтэй болдог. Хоёрдахь арга нь гадны нөлөөлөлтэй холбоотой байдаг - эпигенетик хүчин зүйл, жишээлбэл, тэнцвэргүй хооллолт эсвэл мансууруулах бодисын хэрэглээ. Энэ ангилалд мөн ихэнх сэтгэцийн болон архаг эмгэгүүд багтдаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн сэргээгддэг. Хүн генийн үйл ажиллагааг сэргээсний дараа (жишээлбэл, зохистой хооллолтыг хэрэглэснээр) шинж тэмдгүүд арилдаг.

Анхаарал хомсдолын гиперактив эмгэг (ADHD) - нэгдсэн анагаах ухааны үүднээс залруулах тухай.

Суралцах, практикт хэрэглэх боловсролын материалууд:

Анхаарал хомсдолын гиперактив эмгэг (ADHD) - нэгдсэн анагаах ухааны үүднээс залруулах тухай. Дэлгэрэнгүй мэдээлэл
Өө, энэ "тавгүй" хүүхдүүд. Дэлгэрэнгүй мэдээлэл
Манай хүүхдүүдийн эрүүл мэнд: Аутизм, Хүнд металл, Гиперактив синдром. Дэлгэрэнгүй мэдээлэл

Сонирхолтой нийтлэл үү? Лайк, сэтгэгдэл бичиж, найзуудтайгаа хуваалцаарай!!!

Эпигенетик бол биологийн шинжлэх ухааны харьцангуй сүүлийн үеийн салбар бөгөөд генетик гэж төдийлөн танигдаагүй байна. Организм, эсийн хуваагдал үүсэх явцад генийн үйл ажиллагааны удамшлын өөрчлөлтийг судалдаг генетикийн салбар гэж ойлгодог.

Эпигенетик өөрчлөлтүүд нь дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) дахь нуклеотидын дарааллыг өөрчлөх замаар дагалддаггүй.

Бие махбодид геномын дотоод болон гадаад хүчин зүйлээс хамаарч генийн үйл ажиллагааг хянадаг янз бүрийн зохицуулалтын элементүүд байдаг. Удаан хугацааны туршид эпигенетикийг хүлээн зөвшөөрдөггүй байсан, учир нь эпигенетик дохионы шинж чанар, тэдгээрийг хэрэгжүүлэх механизмын талаар бага мэдээлэл байдаг.

Хүний геномын бүтэц

2002 онд янз бүрийн орны олон тооны эрдэмтдийн олон жилийн хүчин чармайлтын үр дүнд ДНХ-ийн үндсэн молекулд агуулагдах хүний ​​удамшлын аппаратын бүтцийг тайлж дуусгасан. Энэ бол 21-р зууны эхэн үеийн биологийн ололт амжилтуудын нэг юм.

Тухайн организмын талаархи бүх удамшлын мэдээллийг агуулсан ДНХ-ийг геном гэж нэрлэдэг. Генүүд нь геномын маш бага хэсгийг эзэлдэг бие даасан бүсүүд боловч нэгэн зэрэг түүний үндэс суурийг бүрдүүлдэг. Ген бүр нь хүний ​​бие дэх рибонуклеины хүчил (РНХ) болон уургийн бүтцийн талаарх мэдээллийг дамжуулах үүрэгтэй. Удамшлын мэдээллийг дамжуулдаг бүтцийг кодлох дараалал гэж нэрлэдэг. Геномын төсөл нь хүний ​​геномыг 30,000 гаруй ген агуулдаг гэж тооцоолсон өгөгдлийг гаргажээ. Одоогийн байдлаар масс спектрометрийн шинэ үр дүн гарч ирснээр геном нь 19,000 орчим ген агуулдаг гэж тооцоолж байна.

Хүн бүрийн генетикийн мэдээлэл нь эсийн цөмд агуулагддаг бөгөөд хромосом гэж нэрлэгддэг тусгай бүтцэд байрладаг. Соматик эс бүр нь хоёр бүрэн багц (диплоид) хромосом агуулдаг. Ганц багц (гаплоид) бүр нь 23 хромосом агуулдаг - 22 энгийн (аутосом) ба нэг бэлгийн хромосом - X эсвэл Y.

Хүний эс бүрийн бүх хромосомд агуулагддаг ДНХ молекулууд нь ердийн хос мушгиа хэлбэртэй хоёр полимер гинж юм.

Хоёр гинж нь аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) ба тиамин (T) гэсэн дөрвөн суурьтай байдаг. Түүгээр ч зогсохгүй нэг гинж дээрх А суурь нь зөвхөн өөр гинжин хэлхээний Т суурьтай холбогдож болох ба үүнтэй адил G суурь нь С суурьтай холбогдож болно.Үүнийг үндсэн хосолсон зарчим гэж нэрлэдэг. Бусад хувилбаруудад хосолсон нь ДНХ-ийн бүрэн бүтэн байдлыг алдагдуулдаг.

ДНХ нь тусгай уураг бүхий дотно цогцолборт оршдог бөгөөд хамтдаа хроматин үүсгэдэг.

Гистонууд нь хроматины үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болох нуклеопротейн юм. Эдгээр нь хоёр бүтцийн элементийг цогцолбор (димер) болгон нэгтгэснээр шинэ бодис үүсэх замаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь дараагийн эпигенетик өөрчлөлт, зохицуулалтын онцлог шинж юм.

Удамшлын мэдээллийг хадгалдаг ДНХ нь эсийн хуваагдал бүрээр өөрийгөө үржүүлдэг (давхарддаг), өөрөөр хэлбэл өөрийнхөө яг хуулбарыг (репликаци) хийдэг. Эсийн хуваагдлын үед ДНХ-ийн давхар мушгиа хоёр хэлхээний холбоо тасарч, мушгиа нь салдаг. Дараа нь тус бүр дээр ДНХ-ийн охин хэлхээ үүсдэг. Үүний үр дүнд ДНХ-ийн молекул хоёр дахин нэмэгдэж, охин эсүүд үүсдэг.

ДНХ нь янз бүрийн РНХ-ийн нийлэгжилт (транскрипт) явагддаг загвар болж үйлчилдэг. Энэ үйл явц (репликаци ба транскрипци) нь эсийн цөмд явагддаг бөгөөд промотер гэж нэрлэгддэг генийн бүсээс эхэлдэг бөгөөд уургийн цогцолборууд нь ДНХ-г хуулж, элч РНХ (mRNA) үүсгэдэг.

Хариуд нь сүүлийнх нь зөвхөн ДНХ-ийн мэдээлэл зөөвөрлөгч төдийгүй рибосом дээрх уургийн молекулыг нэгтгэх (орчуулах үйл явц) энэ мэдээллийг зөөвөрлөх үүрэг гүйцэтгэдэг.

Одоогийн байдлаар хүний ​​генийн уураг кодлох бүсүүд (эксонууд) геномын ердөө 1.5% -ийг эзэлдэг нь мэдэгдэж байна. Геномын ихэнх нь гентэй холбоогүй бөгөөд мэдээлэл дамжуулах тал дээр идэвхгүй байдаг. Уургийг кодлодоггүй тодорхойлогдсон генийн бүсүүдийг интрон гэж нэрлэдэг.

ДНХ-ээс үүссэн мРНХ-ийн эхний хуулбар нь бүхэл бүтэн экзон ба интроныг агуулдаг. Үүний дараа тусгай уургийн цогцолборууд нь бүх интроны дарааллыг арилгаж, экзонуудыг нэгтгэдэг. Энэхүү засварлах процессыг залгах гэж нэрлэдэг.

Эпигенетик нь ДНХ-ээс мРНХ-ийн хэдэн хувийг хийж болохыг эхлээд тодорхойлох замаар эс нь үйлдвэрлэсэн уургийн нийлэгжилтийг хянах нэг механизмыг тайлбарладаг.

Тиймээс геном нь ДНХ-ийн хөлдөөсөн хэсэг биш, харин динамик бүтэц, зөвхөн ген болгон бууруулж болохгүй мэдээллийн сан юм.

Бие даасан эсүүд болон организм бүхэлдээ хөгжиж, үйл ажиллагаа нь нэг геномд автоматаар програмчлагддаггүй бөгөөд олон янзын дотоод болон гадаад хүчин зүйлээс хамаардаг. Мэдлэг хуримтлагдах тусам геномд генийн үйл ажиллагааг хянадаг олон зохицуулалтын элементүүд байдаг нь тодорхой болно. Үүнийг одоо амьтан дээр хийсэн олон туршилтын судалгаагаар баталж байна.

Митозын үед хуваагдах үед охин эсүүд эцэг эхээсээ бүх генийн шинэ хуулбар хэлбэрээр шууд генетикийн мэдээллийг төдийгүй тэдний үйл ажиллагааны тодорхой түвшинг өвлөн авч чаддаг. Энэ төрлийн генетикийн удамшлыг эпигенетик удамшил гэж нэрлэдэг.

Генийн зохицуулалтын эпигенетик механизмууд

Эпигенетикийн сэдэв нь тэдний ДНХ-ийн анхдагч бүтцийн өөрчлөлттэй холбоогүй генийн үйл ажиллагааны удамшлын судалгаа юм. Эпигенетик өөрчлөлт нь бие махбодийг оршин тогтнох нөхцөлийн өөрчлөлтөд дасан зохицоход чиглэгддэг.

"Эпигенетик" гэсэн нэр томъёог анх 1942 онд Английн генетикч Уоддингтон санал болгосон. Удамшлын генетик ба эпигенетик механизмын ялгаа нь үр нөлөөний тогтвортой байдал, нөхөн үржих чадварт оршдог.

Удамшлын шинж чанар нь генд мутаци үүсэх хүртэл тодорхойгүй хугацаагаар тогтдог. Эпигенетик өөрчлөлтүүд нь ихэвчлэн организмын нэг үеийн амьдралын туршид эсүүдэд илэрдэг. Эдгээр өөрчлөлтүүд хойч үедээ дамжих үед 3-4 үед нөхөн үржих боломжтой бөгөөд хэрэв өдөөгч хүчин зүйл алга болвол эдгээр өөрчлөлтүүд арилдаг.

Эпигенетикийн молекулын үндэс нь удамшлын аппаратын өөрчлөлт, тухайлбал ДНХ-ийн нуклеотидын анхдагч дараалалд нөлөөлдөггүй генийг идэвхжүүлж, дарах замаар тодорхойлогддог.

Генүүдийн эпигенетик зохицуулалтыг транскрипцийн түвшинд (генийн транскрипцийн хугацаа, шинж чанар), цитоплазм руу тээвэрлэх боловсорсон мРНХ-ийг сонгох, цитоплазм дахь мРНХ-ийг рибосом руу шилжүүлэх, зарим төрлийн тогтворгүй болгох зэрэгт гүйцэтгэдэг. цитоплазм дахь мРНХ, сонгомол идэвхжүүлэлт, тэдгээрийн синтезийн дараа уургийн молекулуудыг идэвхгүй болгох.

Эпигенетик маркеруудын цуглуулга нь эпигеномыг төлөөлдөг. Эпигенетик өөрчлөлтүүд нь фенотипэд нөлөөлж болно.

Эпигенетик нь эрүүл эсийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, генийг идэвхжүүлж, дарангуйлах, транспозонууд, тухайлбал геномын дотор шилжих боломжтой ДНХ-ийн хэсгүүдийг хянах, түүнчлэн хромосом дахь генетикийн материалыг солилцоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Эпигенетик механизмууд нь геномын дардас гаргахад оролцдог бөгөөд энэ үйл явц нь аль аллель эцэг эхээс ирсэнээс хамаарч тодорхой генийн илэрхийлэл явагддаг. Импринтинг нь промоторуудад ДНХ-ийн метилизацийн процессоор явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд генийн транскрипцийг хаадаг.

Эпигенетик механизмууд нь гистоны өөрчлөлт, ДНХ-ийн метилжилтээр дамжуулан хроматин дахь үйл явцын эхлэлийг баталгаажуулдаг. Сүүлийн хорин жилийн хугацаанд эукариотуудын транскрипцийн зохицуулалтын механизмын талаархи санаанууд ихээхэн өөрчлөгдсөн. Сонгодог загвар нь илэрхийлэлийн түвшинг элч РНХ-ийн нийлэгжилтийг эхлүүлдэг генийн зохицуулалтын хэсгүүдтэй холбодог транскрипцийн хүчин зүйлээр тодорхойлдог гэж үздэг. Гистон ба гистон бус уураг нь цөм дэх ДНХ-ийн нягт савлагааг хангах идэвхгүй савлагааны бүтцийн үүрэг гүйцэтгэсэн.

Дараачийн судалгаанууд орчуулгын зохицуулалтад гистонууд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулсан. Гистоны код гэж нэрлэгддэг, өөрөөр хэлбэл геномын янз бүрийн бүс нутагт өөр өөр гистонуудын өөрчлөлтийг илрүүлсэн. Өөрчлөгдсөн гистоны кодууд нь генийг идэвхжүүлж, дарангуйлахад хүргэдэг.

Геномын бүтцийн янз бүрийн хэсгүүд өөрчлөгддөг. Метил, ацетил, фосфатын бүлгүүд болон илүү том уургийн молекулууд нь терминалын үлдэгдэлтэй хавсарч болно.

Бүх өөрчлөлтүүд нь буцаах боломжтой бөгөөд тус бүрдээ тэдгээрийг суулгах эсвэл устгах ферментүүд байдаг.

ДНХ метилизаци

Хөхтөн амьтдын хувьд ДНХ-ийн метилжилтийг (эпигенетик механизм) бусдаас эрт судалжээ. Энэ нь генийн дарангуйлалтай холбоотой болохыг харуулсан. Туршилтын мэдээллээс харахад ДНХ-ийн метилизаци нь гадны шинж чанартай (вирус гэх мэт) геномын нэлээд хэсгийг дарангуйлдаг хамгаалалтын механизм юм.

Эс дэх ДНХ-ийн метилизаци нь удамшлын бүх үйл явцыг хянадаг: репликаци, засвар, рекомбинац, транскрипци, X хромосомыг идэвхгүйжүүлэх. Метил бүлгүүд нь ДНХ-уургийн харилцан үйлчлэлийг тасалдуулж, транскрипцийн хүчин зүйлсийг холбохоос сэргийлдэг. ДНХ метилизаци нь хроматин бүтцэд нөлөөлж, транскрипцийн дарангуйлагчдыг блоклодог.

Үнэн хэрэгтээ ДНХ-ийн метилизацийн түвшин нэмэгдэх нь дээд эукариотуудын геном дахь кодлогдоогүй, давтагдах ДНХ-ийн агууламж харьцангуй нэмэгдсэнтэй холбоотой юм. Туршилтын нотолгоо нь ДНХ-ийн метилизаци нь гадаад гаралтай геномын нэлээд хэсгийг (хуулбарласан шилжүүлэн суулгах элементүүд, вирусын дараалал, бусад давтагдах дараалал) дарангуйлах хамгаалалтын механизм болж үйлчилдэг тул ийм зүйл тохиолддог болохыг туршилтын нотолгоо харуулж байна.

Метиляцийн профайл-идэвхжүүлэх эсвэл дарангуйлах нь хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлээс хамаарч өөрчлөгддөг. Хроматины бүтцэд ДНХ-ийн метилизацийн нөлөө нь гадаад гаралтай геномын нэлээд хэсгийг, өөрөөр хэлбэл хуулбарласан түр зуурын элементүүд, вирус болон бусад давтагдах дарааллыг дарангуйлахын тулд эрүүл организмын хөгжил, үйл ажиллагаанд чухал ач холбогдолтой юм.

ДНХ метиляци нь азотын суурь болох цитозины урвуу химийн урвалаар явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд CH3 метилийн бүлгийг нүүрстөрөгчид нэмж метилцитозин үүсгэдэг. Энэ процессыг ДНХ метилтрансфераза ферментээр катализатор хийдэг. Цитозины метилизаци нь гуаниныг шаарддаг бөгөөд үүний үр дүнд фосфатаар (CpG) тусгаарлагдсан хоёр нуклеотид үүсдэг.

Идэвхгүй CpG дарааллын кластеруудыг CpG арлууд гэж нэрлэдэг. Сүүлийнх нь геномд жигд бус төлөөлөлтэй байдаг. Тэдний ихэнх нь генийн промоторуудад илэрдэг. ДНХ-ийн метилизаци нь генийн промоторууд, транскрипц хийсэн бүс нутаг, мөн ген хоорондын орон зайд тохиолддог.

Гиперметилжүүлсэн арлууд нь генийг идэвхгүйжүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь зохицуулагч уургуудын промоторуудтай харилцан үйлчлэлийг зөрчихөд хүргэдэг.

ДНХ-ийн метилизаци нь генийн илэрхийлэл, эцэст нь эс, эд, бие махбодийн үйл ажиллагаанд ихээхэн нөлөөлдөг. ДНХ-ийн метилжилтийн өндөр түвшин болон дарагдсан генийн тоо хоёрын хооронд шууд хамаарал тогтоогдсон.

Метилаза идэвхгүй байдлын үр дүнд ДНХ-ээс метилийн бүлгийг зайлуулах (идэвхгүй деметилизаци) нь ДНХ-ийн репликацийн дараа тохиолддог. Идэвхтэй деметиляци нь репликациас үл хамааран 5-метилцитозиныг цитозин болгон хувиргадаг ферментийн системийг хамардаг. Метилизаци нь эсийн байрлаж буй орчны хүчин зүйлээс хамаарч өөрчлөгддөг.

ДНХ-ийн метилжилтийг хадгалах чадвар алдагдах нь дархлал хомсдол, хорт хавдар болон бусад өвчинд хүргэдэг.

Удаан хугацааны туршид ДНХ-ийн деметиляцийн идэвхтэй үйл явцад оролцдог механизм, ферментүүд тодорхойгүй хэвээр байв.

Гистоны ацетилизаци

Хроматин үүсгэдэг гистонуудын орчуулгын дараах олон тооны өөрчлөлтүүд байдаг. 1960-аад онд Винсент Алфри олон эукариотуудаас гистоны ацетилизаци ба фосфоржилтыг илрүүлсэн.

Гистоны ацетилизаци ба деацетиляцийн ферментүүд (ацетилтрансфераза) транскрипцийн явцад үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр ферментүүд нь орон нутгийн гистонуудын ацетилжилтийг хурдасгадаг. Гистон деацетилаза нь транскрипцийг дарангуйлдаг.

Ацетилизацийн нөлөө нь цэнэгийн өөрчлөлтөөс болж ДНХ ба гистонуудын хоорондын холбоо суларч, хроматин нь транскрипцийн хүчин зүйлүүдэд хүрдэг.

Ацетилизаци гэдэг нь гистон дээрх чөлөөт хэсэгт химийн ацетил бүлэг (амин хүчлийн лизин) нэмэх явдал юм. ДНХ метилжилтийн нэгэн адил лизин ацетилизаци нь генийн анхны дараалалд нөлөөлөхгүйгээр генийн илэрхийлэлийг өөрчлөх эпигенетик механизм юм. Цөмийн уургийн өөрчлөлтийн хэв маягийг гистоны код гэж нэрлэжээ.

Гистоны өөрчлөлт нь ДНХ метилжилтээс үндсэндээ ялгаатай. ДНХ-ийн метилизаци нь эпигенетикийн маш тогтвортой интервенц бөгөөд ихэнх тохиолдолд тогтоогдох магадлал өндөр байдаг.

Гистоны өөрчлөлтүүдийн дийлэнх нь илүү хувьсах шинж чанартай байдаг. Эдгээр нь генийн илэрхийлэл, хроматин бүтцийг хадгалах, эсийн ялгаралт, хорт хавдар үүсгэх, удамшлын өвчний хөгжил, хөгшрөлт, ДНХ-ийн засвар, хуулбар, орчуулга зэрэгт нөлөөлдөг. Хэрэв гистоны өөрчлөлтүүд нь эсэд ашиг тустай бол тэдгээр нь нэлээд удаан үргэлжлэх болно.

Цитоплазм ба цөм хоорондын харилцан үйлчлэлийн механизмын нэг нь транскрипцийн хүчин зүйлийн фосфоржилт ба/эсвэл фосфоржилт юм. Гистонууд нь фосфоржуулсан гэж нээсэн анхны уургуудын нэг байв. Энэ нь уургийн киназын тусламжтайгаар хийгддэг.

Генүүд нь фосфоржуулж болох транскрипцийн хүчин зүйлс, тэр дундаа эсийн өсөлтийг зохицуулдаг генийн хяналтанд байдаг. Ийм өөрчлөлт хийснээр хромосомын уургийн молекулуудад бүтцийн өөрчлөлтүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь хроматины функциональ өөрчлөлтөд хүргэдэг.

Дээр дурдсан гистонуудын орчуулгын дараах өөрчлөлтүүдээс гадна зорилтот уургийн амин талын бүлгүүдэд ковалент холбоогоор холбогдож, үйл ажиллагаанд нь нөлөөлж чаддаг ubiquitin, SUMO гэх мэт том уурагууд байдаг.

Эпигенетик өөрчлөлтүүд удамшлын шинж чанартай байж болно (трансгенератив эпигенетик удамшил). Гэсэн хэдий ч генетикийн мэдээллээс ялгаатай нь эпигенетик өөрчлөлтүүд нь 3-4 үед нөхөн үржих боломжтой бөгөөд эдгээр өөрчлөлтийг өдөөх хүчин зүйл байхгүй тохиолдолд тэдгээр нь алга болдог. Эпигенетик мэдээллийг дамжуулах нь мейоз (хромосомын тоо хоёр дахин багасах замаар эсийн цөм хуваагдах) эсвэл митоз (эсийн хуваагдал) үед явагддаг.

Гистоны өөрчлөлт нь хэвийн үйл явц, өвчний үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Зохицуулах РНХ

РНХ молекулууд нь эсэд олон үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүний нэг нь генийн илэрхийлэлийн зохицуулалт юм. Антисенс РНХ (аРНХ), микроРНХ (миРНХ) болон жижиг хөндлөнгийн РНХ (siRNA) зэрэг зохицуулалтын РНХ нь энэ үүргийг хариуцдаг.

Төрөл бүрийн зохицуулалтын РНХ-ийн үйл ажиллагааны механизм нь ижил төстэй бөгөөд зохицуулалтын РНХ-ийг мРНХ-д нэмэлтээр нэмж, давхар судалтай молекул (dsRNA) үүсгэдэг генийн илэрхийлэлийг дарах явдал юм. dsRNA үүсэх нь өөрөө мРНХ-ийн рибосом эсвэл бусад зохицуулалтын хүчин зүйлүүдтэй холбогдож, орчуулгыг дарангуйлахад хүргэдэг. Түүнчлэн, дуплекс үүссэний дараа РНХ-ийн хөндлөнгийн үзэгдэл илэрч болно - Дисер фермент нь эсэд хоёр судалтай РНХ-ийг илрүүлж, түүнийг хэсэг болгон "тасдаг". Ийм фрагментийн нэг гинж (siRNA) нь RISC (RNA-induced silencing complex) уургийн цогцолбортой холбогддог.

RISC-ийн үйл ажиллагааны үр дүнд нэг хэлхээтэй РНХ-ийн фрагмент нь мРНХ молекулын нэмэлт дараалалд холбогдож, мРНХ-ийг Аргонавтын гэр бүлийн уургаар таслахад хүргэдэг. Эдгээр үйл явдлууд нь харгалзах генийн илэрхийлэлийг дарахад хүргэдэг.

Зохицуулах РНХ-ийн физиологийн чиг үүрэг нь олон янз байдаг - тэдгээр нь онтогенезийн уургийн бус гол зохицуулагч болж, генийн зохицуулалтын "сонгодог" схемийг нөхдөг.

Геномын дардас

Хүнд ген тус бүрийн хоёр хувь байдаг бөгөөд нэг нь эхээс, нөгөө нь эцгээс удамшдаг. Ген бүрийн хоёр хуулбар нь аль ч эсэд идэвхтэй байх чадвартай байдаг. Геномын дардас нь эцэг эхээс удамшсан аллелийн генүүдийн зөвхөн нэгийг нь эпигенетикийн сонгомол илэрхийлэл юм. Геномын дардас нь эрэгтэй, эмэгтэй үр удамд хоёуланд нь нөлөөлдөг. Тиймээс эхийн хромосом дээр идэвхтэй байдаг дарагдсан ген нь эхийн хромосом дээр идэвхтэй, эцгийн хромосом дээр "чимээгүй" байх болно. Геномын дардастай генүүд нь үр хөврөл болон нярайн өсөлтийг зохицуулах хүчин зүйлсийг голчлон кодлодог.

Импринтинг нь эвдэрч болзошгүй нарийн төвөгтэй систем юм. Хромосомын устгал (хромосомын нэг хэсэг алдагдах) бүхий олон өвчтөнд импринтинг ажиглагддаг. Импринт хийх механизмын үйл ажиллагааны доголдолтой холбоотойгоор хүмүүст тохиолддог өвчин эмгэгүүд байдаг.

Прионууд

Сүүлийн арван жилд ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллыг өөрчлөхгүйгээр удамшлын фенотипийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг уураг болох прионуудад анхаарал хандуулах болсон. Хөхтөн амьтдын хувьд прион уураг нь эсийн гадаргуу дээр байрладаг. Тодорхой нөхцөлд прионуудын хэвийн хэлбэр өөрчлөгдөж, энэ уургийн үйл ажиллагааг зохицуулдаг.

Викнер энэ ангиллын уураг нь нэмэлт судалгаа шаарддаг эпигенетик механизмын шинэ бүлгийг бүрдүүлдэг олон төрлийн уургийн нэг гэдэгт итгэлтэй байгаагаа илэрхийлэв. Энэ нь хэвийн төлөвт байж болох ч өөрчлөгдсөн төлөвт прион уураг тархаж, өөрөөр хэлбэл халдвар авах боломжтой.

Эхэндээ прионуудыг шинэ төрлийн халдварт бодис гэж нээсэн боловч одоо тэд ерөнхий биологийн үзэгдлийг илэрхийлдэг бөгөөд уургийн конформацид хадгалагдсан шинэ төрлийн мэдээллийн тээвэрлэгч гэж үздэг. Прион үзэгдэл нь эпигенетик удамшлын үндэс суурь бөгөөд орчуулгын дараах түвшинд генийн илэрхийлэлийн зохицуулалт юм.

Практик анагаах ухаанд эпигенетик

Эпигенетик өөрчлөлтүүд нь эсийн хөгжил, үйл ажиллагааны бүх үе шатыг хянадаг. Эпигенетик зохицуулалтын механизмыг зөрчих нь олон өвчинтэй шууд болон шууд бус холбоотой байдаг.

Эпигенетик этиологи бүхий өвчнүүд нь удамшлын болон хромосомын гэж хуваагддаг өвчлөлүүдийг агуулдаг бөгөөд одоогоор нийт 24 нозологи байдаг.

Генийн даралтын өвчний үед эцэг эхийн аль нэгнийх нь хромосомын байршилд моноаллелийн илэрхийлэл ажиглагддаг. Үүний шалтгаан нь эх, эцгийн гарал үүслээс хамаарч өөр өөр илэрхийлэгддэг генийн цэгийн мутаци бөгөөд ДНХ молекул дахь цитозины суурийн өвөрмөц метилизацид хүргэдэг. Үүнд: Прадер-Вилли хам шинж (эцгийн 15-р хромосомын устгал) - гавлын нүүрний дисморфизм, богино өсөлт, таргалалт, булчингийн гипотони, гипогонадизм, гипопигментаци, оюун ухааны хомсдолоор илэрдэг; Ангелманы хам шинж (эхийн 15-р хромосом дээр байрлах чухал бүс нутгийг устгах), гол шинж тэмдэг нь микробрахицефали, доод эрүү томорч, хэл цухуйсан, макростоми, сийрэг шүд, гипопигментаци; Макросоми, омфалоцеле, макроглосси гэх мэт сонгодог гурвалаар илэрдэг Беквитт-Видеманы хам шинж (11-р хромосомын богино гар дахь метиляцийн эмгэг).

Эпигеномд нөлөөлдөг хамгийн чухал хүчин зүйлүүд нь хоол тэжээл, биеийн хөдөлгөөн, хорт бодис, вирус, ионжуулагч цацраг гэх мэт. Эпигеномын өөрчлөлтөд онцгой мэдрэмтгий үе бол пренатал үе (ялангуяа жирэмслэхээс хойш хоёр сарыг хамардаг) ба төрсний дараах эхний гурван сар юм. . Үр хөврөлийн эхэн үед геном нь өмнөх үеийнхээс хүлээн авсан эпигенетикийн ихэнх өөрчлөлтийг устгадаг. Гэхдээ дахин програмчлах үйл явц нь амьдралын туршид үргэлжилдэг.

Генийн зохицуулалтыг зөрчих нь эмгэг жамын нэг хэсэг болох өвчинд зарим төрлийн хавдар, чихрийн шижин, таргалалт, гуурсан хоолойн багтраа, төрөл бүрийн дегенератив болон бусад өвчин орно.

Хорт хавдрын эпигон нь ДНХ-ийн метилжилт, гистоны өөрчлөлт, түүнчлэн хроматиныг өөрчилдөг ферментийн экспрессийн профайлын өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог.

Хавдрын үйл явц нь гол дарангуйлагч генүүдийн гиперметиляци, гетерохроматины бүсэд байрлах хэд хэдэн онкоген, өсөлтийн хүчин зүйл (IGF2, TGF) болон хөдөлгөөнт давтагдах элементүүдийг идэвхжүүлснээр гипометиляци хийх замаар идэвхгүйждэг.

Бөөрний гипернефроид хавдрын тохиолдлын 19% -д CpG арлуудын ДНХ гиперметилжилттэй байсан ба хөхний хорт хавдар, уушигны жижиг эсийн хорт хавдрын үед гистоны ацетилизацийн түвшин ба хавдар дарангуйлагчийн илэрхийлэл хоорондын хамаарлыг илрүүлсэн. ацетилизацийн түвшин бага байх тусам генийн илэрхийлэл сул болно.

Одоогийн байдлаар ДНХ-ийн метилтрансферазын идэвхийг дарангуйлдаг хавдрын эсрэг эмийг аль хэдийн боловсруулж, практикт нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь ДНХ-ийн метилизаци буурч, хавдар дарангуйлагч генийг идэвхжүүлж, хавдрын эсийн тархалтыг удаашруулж байна. Тиймээс миелодиспластик хам шинжийн эмчилгээнд децитабин (децитабин) ба азацитидин (Азацитидин) эмийг цогц эмчилгээнд хэрэглэдэг. 2015 оноос хойш гистон деацитилазын дарангуйлагч Панибиностатыг олон миелома эмчлэхэд сонгодог хими эмчилгээтэй хослуулан хэрэглэж байна. Эдгээр эмүүд нь эмнэлзүйн судалгаагаар өвчтөнүүдийн эсэн мэнд үлдэх түвшин, амьдралын чанарт эерэг нөлөө үзүүлдэг.

Мөн эсэд хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийн үйл ажиллагааны үр дүнд тодорхой генийн илэрхийлэлд өөрчлөлт орж болно. "Хямдарсан фенотипийн таамаглал" нь 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин, таргалалт үүсэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд үүний дагуу үр хөврөлийн хөгжлийн явцад шим тэжээлийн дутагдал нь эмгэг фенотип үүсэхэд хүргэдэг. Амьтны загварт хоол тэжээлийн дутагдлын нөлөөн дор гистоны ацетилизацийн түвшин буурч, Лангергансын арлуудын В эсийн хуваагдал удааширч, ялгаралт муудсан ДНХ-ийн бүсийг (Pdx1 локус) тодорхойлсон. 2-р хэлбэрийн чихрийн шижинтэй төстэй нөхцөл байдал ажиглагдсан.

Эпигенетикийн оношлогооны чадварууд мөн идэвхтэй хөгжиж байна. Хроматин иммунопреципитаци (CHIP), урсгалын цитометр, лазер скан зэрэг эпигенетик өөрчлөлтийг (ДНХ-ийн метиляцийн түвшин, микроРНХ-ийн илэрхийлэл, гистоны трансляцийн дараах өөрчлөлт гэх мэт) шинжлэх боломжтой шинэ технологиуд бий болж байгаа нь биомаркерууд үр дүнтэй болно гэж үзэх үндэслэл болж байна. Мэдрэлийн доройтлын өвчин, ховор, олон хүчин зүйлтэй өвчин, хорт хавдрын судалгаанд зориулж ойрын хугацаанд тодорхойлж, лабораторийн оношлогооны арга болгон нэвтрүүлэх.

Тиймээс эпигенетик одоогоор эрчимтэй хөгжиж байна. Биологи, анагаах ухааны дэвшил үүнтэй холбоотой.

Уран зохиол

1. Эзкурдиа И., Хуан Д., Родригес Ж.М.гэх мэт. Олон тооны нотлох баримтууд нь хүний ​​​​уургийг кодлодог 19,000 цөөхөн ген байж болохыг харуулж байна // Хүний молекул генетик. 2014, 23(22): 5866-5878.
2. Хүний геномын дараалал тогтоох олон улсын консорциум. Хүний геномын анхны дараалал, дүн шинжилгээ // Байгаль. 2001 оны хоёрдугаар сар. 409 (6822): 860-921.
3. Суан Д., Хан К., Ту Ч.гэх мэт. Periodontitis-ийн эпигенетик модуляци: Макрофаг дахь адипонектин ба JMJD3-IRF4 тэнхлэгийн харилцан үйлчлэл // Эсийн физиологийн сэтгүүл. 2016, 5-р сар; 231(5):1090-1096.
4. Ваддингтон C.H.Эпигенотпи // Хүчин чармайлт. 1942; 18-20.
5. Бочков Н.П.Клиникийн генетик. М.: Геотар.Мед, 2001.
6. Jenuwein T., Allis C.D.Гистоны кодыг орчуулах нь // Шинжлэх ухаан. 2001, 8-р сарын 10; 293 (5532): 1074-1080.
7. Коваленко Т.Ф.Хөхтөн амьтдын геномын метилизаци // Молекулын анагаах ухаан. 2010. No 6. P. 21-29.
8. Алис Д., Генувейн Т., Рейнберг Д.Эпигенетик. М.: Техносфер, 2010.
9. Тейлор П.Д., Постон Л.Хөхтөн амьтдын таргалалтын хөгжлийн програмчлал // Туршилтын физиологи. 2006. No 92. P. 287-298.
10. Левин Б.Генүүд. М.: БИНОМ, 2012 он.
11. Пласшаерт Р.Н., Бартоломэй М.С.Хөгжил, өсөлт, зан төлөв, үүдэл эс дэх геномын дардас // Хөгжил. 2014, 5-р сар; 141 (9): 1805-1813.
12. Викнер Р.Б., Эдскес Х.К., Росс Э.Д.гэх мэт. Прион генетик: шинэ төрлийн генийн шинэ дүрэм // Анну Илч Генет. 2004; 38: 681-707.
13. Мутовин Г.Р.Клиникийн генетик. Удамшлын эмгэг судлалын геномик ба протеомик: сурах бичиг. тэтгэмж. 3-р хэвлэл, шинэчилсэн. болон нэмэлт 2010 он.
14. Романцова Т.И.Таргалалтын тархалт: илэрхий ба магадлалтай шалтгаанууд // Таргалалт ба бодисын солилцоо. 2011, No1, х. 1-15.
15. Бегин П., Надо К.С.Астма ба харшлын өвчний эпигенетик зохицуулалт // Харшлын астма клиник иммунол. 2014 оны тавдугаар сарын 28; 10(1):27.
16. Мартинез Ж.А., Милагро Ф.И., Клэйкомб К.Ж., Шалинске К.Л.Өөхний эд, таргалалт, турах, чихрийн шижин өвчний эпигенетик. // Хоол тэжээлийн дэвшил. 2014 оны нэгдүгээр сарын 1; 5 (1): 71-81.
17. Доусон М.А., Кузаридес Т.Хорт хавдрын эпигенетик: механизмаас эмчилгээ хүртэл // Эс. 2012 оны 7-р сарын 6; 150 (1): 12-27.
18. Каминскас Э., Фаррелл А., Абрахам С., Бэрд А.Зөвшөөрлийн хураангуй: миелодиспластик хам шинжийн дэд хэв шинжийг эмчлэх азацитидин // Clin Cancer Res. 2005, 5-р сарын 15; 11 (10): 3604-3608.
19. Laubach J.P., Moreau P., San-Miguel J..F, Richardson P.G.Олон миелома өвчнийг эмчлэх панобиностат // Clin Cancer Res. 2015 оны 11-р сарын 1; 21 (21): 4767-4773.
20. Брамсвиг Н.С., Кестнер К.Х.Эпигенетик ба чихрийн шижингийн эмчилгээ: биелээгүй амлалт уу? // Trends Endocrinol Metab. 2012 оны 6-р сар; 23 (6): 286-291.
21. Sandovici I., Hammerle C. M., Ozanne S. E., Constância M.Дотоод шүүрлийн нойр булчирхайн хөгжлийн болон хүрээлэн буй орчны эпигенетик програмчлал: 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин өвчний үр дагавар // Cell Mol Life Sci. 2013, 5-р сар; 70 (9): 1575-1595.
22. Секволгий Л., Имре Л., Минх Д. X.гэх мэт. Эпигенетикийн судалгаанд урсгалын цитометр ба лазер сканнердах микроскопийн аргууд // Метод Мол Биол. 2009; 567:99-111.

В.В.Смирнов 1, Анагаахын шинжлэх ухааны доктор, профессор
Г.Е.Леонов

Оросын үндэсний судалгааны их сургуулийн Холбооны улсын төсвийн боловсролын байгууллага. Н.И.Пирогова, ОХУ-ын Эрүүл мэндийн яам,Москва

), өөр өөр төрлийн эсүүдэд генийн илэрхийлэл өөр өөр байдаг тул ялгаатай эсүүдээс бүрдсэн олон эсийн организм үүсч болно. Олон судлаачид эпигенетикийн талаар эргэлзсээр байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй, учир нь түүний хүрээнд геномын бус өв залгамжлалыг хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөд дасан зохицох хариу үйлдэл болгон зөвшөөрдөг бөгөөд энэ нь одоогийн давамгайлж буй геноцентрик парадигмтай зөрчилдөж байна.

Жишээ

Эукариотуудын эпигенетик өөрчлөлтүүдийн нэг жишээ бол эсийн ялгарах үйл явц юм. Морфогенезийн явцад тотипотент үүдэл эсүүд нь үр хөврөлийн янз бүрийн плюрипотент эсийн удам угсааг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь эргээд бүрэн ялгаатай эсүүдийг үүсгэдэг. Өөрөөр хэлбэл, нэг бордсон өндөг - зигота нь мэдрэлийн эсүүд, булчингийн эсүүд, хучуур эдүүд, судасны эндотели гэх мэт олон хуваагдлаар янз бүрийн төрлийн эсүүдэд хуваагддаг. Энэ нь зарим генийг идэвхжүүлж, үүнтэй зэрэгцэн заримыг нь дарангуйлж, эпигенетик механизмыг ашиглан хүрдэг.

Хоёрдахь жишээг үлийн цагаан оготногоор үзүүлж болно. Намрын улиралд, хүйтэн цаг агаар эхлэхээс өмнө тэд хаврынхаас илүү урт, өтгөн үстэй төрдөг боловч "хавар" ба "намрын" хулгануудын доторх хөгжил нь бараг ижил нөхцөлд (температур, өдрийн урт, чийгшил гэх мэт) тохиолддог. . Судалгаанаас харахад үсний уртыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг эпигенетик өөрчлөлтийг өдөөж буй дохио нь цусан дахь мелатонины концентрацийн градиентийн өөрчлөлт (хавар буурч, намрын улиралд нэмэгддэг) юм. Тиймээс эпигенетик дасан зохицох өөрчлөлт (үсний урт нэмэгдэх) нь хүйтэн цаг агаар эхлэхээс өмнө үүсдэг бөгөөд энэ нь дасан зохицох нь организмд ашигтай байдаг.

Этимологи ба тодорхойлолт

"Эпигенетик" гэсэн нэр томъёог (мөн "эпигенетик ландшафт") 1942 онд Конрад Ваддингтон генетик ба эпигенез гэсэн үгийн үүсмэл хэлбэрээр санал болгосон. Ваддингтон энэ нэр томъёог бий болгохдоо генийн физик шинж чанарыг бүрэн мэддэггүй байсан тул генүүд хүрээлэн буй орчинтойгоо хэрхэн харьцаж, фенотип үүсгэх тухай ойлголтын загвар болгон ашигласан.

Робин Халлидэй эпигенетикийг "организмын хөгжлийн явцад генийн үйл ажиллагааг цаг хугацааны болон орон зайн хянах механизмын судалгаа" гэж тодорхойлсон. Тиймээс "эпигенетик" гэсэн нэр томъёог ДНХ-ийн дарааллаас бусад организмын хөгжилд нөлөөлдөг аливаа дотоод хүчин зүйлийг тодорхойлоход ашиглаж болно.

Шинжлэх ухааны ярианы орчин үеийн хэрэглээ нь илүү нарийссан байдаг. Грекийн эпи- угтвар уг үг нь удамшлын хүчин зүйлээс "илүү" эсвэл "нэмэлт" үйлчилдэг хүчин зүйлсийг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь удамшлын молекулын хүчин зүйлээс гадна эсвэл нэмэлтээр эпигенетик хүчин зүйл нөлөөлдөг гэсэн үг юм.

"Генетик" гэдэг үгтэй ижил төстэй байдал нь энэ нэр томъёог ашиглахад олон зүйрлэлийг бий болгосон. "Эпигеном" нь "геном" гэсэн нэр томъёотой ижил төстэй бөгөөд эсийн эпигенетикийн ерөнхий төлөвийг тодорхойлдог. "Генетик код" гэсэн зүйрлэлийг мөн өөрчилсөн бөгөөд "эпигенетик код" гэсэн нэр томъёог янз бүрийн эсүүдэд янз бүрийн фенотип үүсгэдэг эпигенетик шинж чанаруудын багцыг тодорхойлоход ашигладаг. "Эпимутаци" гэсэн нэр томъёог өргөн хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь хэд хэдэн эсийн үүслээр дамждаг хэсэгчилсэн хүчин зүйлээс үүдэлтэй хэвийн эпигеномын өөрчлөлтийг хэлдэг.

Эпигенетикийн молекулын үндэс

Эпигенетикийн молекулын үндэс нь нэлээд төвөгтэй боловч ДНХ-ийн бүтцэд нөлөөлдөггүй боловч зарим генийн үйл ажиллагааг өөрчилдөг. Энэ нь яагаад олон эст организмын ялгаатай эсүүд зөвхөн тодорхой үйл ажиллагаанд шаардлагатай генийг илэрхийлдэг болохыг тайлбарладаг. Эпигенетик өөрчлөлтүүдийн нэг онцлог шинж чанар нь эсийн хуваагдлаар үргэлжилдэг. Ихэнх эпигенетик өөрчлөлтүүд зөвхөн нэг организмын амьдралын туршид тохиолддог гэдгийг мэддэг. Үүний зэрэгцээ, хэрэв эр бэлгийн эс эсвэл өндөгний ДНХ-ийн өөрчлөлт гарсан бол зарим эпигенетик илрэлүүд нэг үеэс нөгөөд дамждаг. Энэ нь организм дахь эпигенетик өөрчлөлт нь түүний ДНХ-ийн үндсэн бүтцийг үнэхээр өөрчилж чадах уу гэсэн асуултыг төрүүлдэг. (Хувьсалтыг үзнэ үү).

Эпигенетикийн хүрээнд парамутаци, генетикийн хавчуурга, геномын дардас, X хромосомын идэвхгүй байдал, байрлалын нөлөө, эхийн нөлөө, түүнчлэн генийн илэрхийлэлийг зохицуулах бусад механизмуудыг өргөнөөр судалдаг.

Эпигенетикийн судалгаанд хроматин дархлал тогтоох (ChIP-on-chip ба ChIP-Seq-ийн янз бүрийн өөрчлөлтүүд), in situ эрлийзжүүлэх, метилжилтэд мэдрэмтгий хязгаарлах ферментүүд, ДНХ-ийн аденин метилтрансферазыг тодорхойлох (DamID) болон бисулалтыг тодорхойлох зэрэг өргөн хүрээний молекул биологийн аргуудыг ашигладаг. Үүнээс гадна биоинформатикийн аргуудыг (компьютерийн эпигенетик) ашиглах нь улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэж байна.

Механизмууд

ДНХ-ийн метилизаци ба хроматины дахин загварчлал

Эпигенетик хүчин зүйлүүд нь тодорхой генийн экспрессийн үйл ажиллагаанд хэд хэдэн түвшинд нөлөөлж, эс эсвэл организмын фенотипийг өөрчлөхөд хүргэдэг. Энэ нөлөөллийн механизмуудын нэг нь хроматиныг өөрчлөх явдал юм. Хроматин нь гистоны уураг бүхий ДНХ-ийн нэгдэл юм: ДНХ нь бөмбөрцөг бүтэцтэй (нуклеосомууд) төлөөлдөг гистоны уураг дээр шархаддаг бөгөөд үүний үр дүнд цөмд нягтардаг. Генийн илэрхийлэлийн эрч хүч нь геномын идэвхтэй илэрхийлэгдсэн хэсгүүдийн гистонуудын нягтралаас хамаарна. Хроматины дахин загварчлал нь нуклеосомын "нягтрал" ба гистонуудын ДНХ-тэй ойр дотно байдлыг идэвхтэй өөрчлөх үйл явц юм. Үүнийг доор тайлбарласан хоёр аргаар хийдэг.

ДНХ метилизаци

Өнөөдрийг хүртэл хамгийн сайн судлагдсан эпигенетик механизм бол цитозины ДНХ суурийн метилизаци юм. Удамшлын илэрхийлэл, түүний дотор хөгшрөлтийн үед метилжилтийн үүрэг ролийг судлах эрчимтэй судалгаа нь өнгөрсөн зууны 70-аад онд Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев нарын анхдагч бүтээлээр эхэлсэн. ДНХ-ийн метилизацийн процесс нь цитозины цагирагийн С5 байрлал дахь CpG динуклеотидын нэг хэсэг болох цитозинд метилийн бүлгийг нэмэх явдал юм. ДНХ метилжилт нь гол төлөв эукариотуудын онцлог шинж юм. Хүний хувьд геномын ДНХ-ийн 1 орчим хувь нь метилжсэн байдаг. ДНХ метилтрансфераза 1, 3a, 3b (DNMT1, DNMT3a ба DNMT3b) гэж нэрлэгддэг гурван фермент нь ДНХ метилизацийн процессыг хариуцдаг. DNMT3a ба DNMT3b нь хөгжлийн эхний үе шатанд ДНХ метилжилтийн хэв маягийг бүрдүүлдэг де ново метилтрансферазууд бөгөөд DNMT1 нь организмын амьдралын сүүлийн үе шатанд ДНХ метилжилтийг гүйцэтгэдэг гэж үздэг. Метилизацийн үүрэг нь генийг идэвхжүүлэх/идэвхгүй болгох явдал юм. Ихэнх тохиолдолд метилизаци нь генийн идэвхжилийг дарангуйлахад хүргэдэг, ялангуяа түүний дэмжигч хэсгүүд нь метилжих үед, харин деметиляци нь түүнийг идэвхжүүлэхэд хүргэдэг. ДНХ-ийн метилизацийн зэрэгт бага зэрэг өөрчлөлт орсон ч генетикийн илэрхийлэлийн түвшинг эрс өөрчилдөг болохыг харуулсан.

Гистоны өөрчлөлтүүд

Гистон дахь амин хүчлүүдийн өөрчлөлт нь уургийн молекулын бүх хэсэгт тохиолддог боловч N-сүүлийн өөрчлөлтүүд илүү олон удаа тохиолддог. Эдгээр өөрчлөлтүүд нь: фосфоржилт, хаа сайгүй болох, ацетилизаци, метилизаци, сумилжилт. Ацетилжилт нь хамгийн их судлагдсан гистоны өөрчлөлт юм. Тиймээс H3 сүүлний гистоны лизинүүдийг ацетилтрансфераза K14 ба K9-ийн ацетилизаци нь хромосомын энэ бүсэд транскрипцийн идэвхжилтэй холбоотой байдаг. Энэ нь лизин ацетиляци нь эерэг цэнэгийг саармаг болгон өөрчилдөг тул ДНХ-ийн сөрөг цэнэгтэй фосфатын бүлгүүдтэй холбогдох боломжгүй болдог. Үүний үр дүнд гистонууд ДНХ-ээс салдаг бөгөөд энэ нь SWI/SNF цогцолборын "нүцгэн" ДНХ болон транскрипцийг өдөөдөг бусад транскрипцийн хүчин зүйлүүд дээр буухад хүргэдэг. Энэ бол эпигенетик зохицуулалтын "cis" загвар юм.

Гистонууд өөрчлөгдсөн төлөвөө хадгалах чадвартай бөгөөд репликацийн дараа ДНХ-тэй холбогддог шинэ гистонуудыг өөрчлөх загвар болж ажилладаг.

Эпигенетик тэмдгүүдийн нөхөн үржихүйн механизм нь гистоны өөрчлөлтөөс илүү ДНХ-ийн метилжилтийг илүү сайн судалсан. Тиймээс DNMT1 фермент нь 5-метилцитозинтэй өндөр холбоотой байдаг. DNMT1 нь "гемиметилжсэн сайт" (зөвхөн нэг ДНХ-ийн хэлхээн дэх цитозин метилжсэн газар) олдвол хоёр дахь хэлхээн дэх цитозиныг тухайн газарт метилчилдэг.

Прионууд

МикроРНХ

Сүүлийн үед генетикийн үйл ажиллагааг зохицуулах үйл явцад хөндлөнгөөс оролцдог жижиг РНХ (си-РНХ) -ийн үүргийг судлахад ихээхэн анхаарал хандуулж байна. Хөндлөнгийн РНХ нь полисомын үйл ажиллагаа болон хроматин бүтцийг загварчлах замаар мРНХ-ийн тогтвортой байдал, орчуулгыг өөрчлөх боломжтой.

Утга

Соматик эсийн эпигенетик удамшил нь олон эст организмын хөгжилд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Бүх эсийн геном нь бараг ижил байдаг бөгөөд үүний зэрэгцээ олон эсийн организм нь хүрээлэн буй орчны дохиог өөр өөр байдлаар хүлээн авч, өөр өөр үүрэг гүйцэтгэдэг өөр өөр ялгаатай эсүүдийг агуулдаг. Энэ нь "эсийн санах ой" -ыг бүрдүүлдэг эпигенетик хүчин зүйлүүд юм.

Эм

Хүний эрүүл мэндэд генетикийн болон эпигенетикийн үзэгдэл хоёулаа ихээхэн нөлөөлдөг. Генийн метиляци алдагдах, мөн геномын дардастай генийн гемизгот байдлаас болж үүсдэг хэд хэдэн өвчин байдаг. Олон организмын хувьд гистоны ацетилизаци/деацетиляцийн үйл ажиллагаа ба амьдралын үргэлжлэх хугацаа хоёрын хоорондын холбоо нь батлагдсан. Магадгүй эдгээр үйл явц нь хүний ​​дундаж наслалтад нөлөөлж магадгүй юм.

Хувьсал

Хэдийгээр эпигенетикийг үндсэндээ эсийн санах ойн хүрээнд авч үздэг ч удамшлын өөрчлөлт нь үр удамд дамждаг трансгенератив эпигенетик нөлөөллүүд бас байдаг. Мутациас ялгаатай нь эпигенетик өөрчлөлтүүд буцах боломжтой бөгөөд зорилтот (дасан зохицох) боломжтой байдаг. Тэдний ихэнх нь хэдэн үеийн дараа алга болдог тул зөвхөн түр зуурын дасан зохицох боломжтой. Тодорхой генийн мутацийн давтамжид эпигенетик нөлөөлөх боломжийн талаар мөн идэвхтэй хэлэлцэж байна. Цитозин деаминазын уургийн APOBEC/AID гэр бүл нь ижил төстэй молекул механизмыг ашиглан генетикийн болон эпигенетик удамшлын аль алинд нь оролцдог болох нь батлагдсан. Олон организмд трансгенератив эпигенетик үзэгдлийн 100 гаруй тохиолдол илэрсэн.

Хүний эпигенетик нөлөө

Геномын дардас ба холбогдох өвчин

Хүний зарим өвчин нь геномын дардастай холбоотой байдаг бөгөөд энэ нь ижил генүүд нь аль хүйсийн эцэг эхээс ирсэнээс хамаарч өөр өөр метилизацитай байдаг. Импринтингтэй холбоотой өвчний хамгийн алдартай тохиолдол бол Ангелман синдром ба Прадер-Вилли хам шинж юм. Аль аль нь 15q мужид хэсэгчилсэн устгалаас үүдэлтэй. Энэ нь энэ хэсэгт геномын дардас байгаатай холбоотой юм.

Трансгенератив эпигенетик нөлөө

Маркус Пэмбрей болон хамтран зохиогчид 19-р зуунд Шведэд өлсгөлөнд нэрвэгдсэн эрчүүдийн ач, зээ нар (гэхдээ ач охин нь биш) зүрх судасны өвчнөөр өвчлөх магадлал бага боловч чихрийн шижин өвчтэй болох магадлал өндөр байгааг олж тогтоосон нь эпигенетикийн жишээ юм. өв залгамжлал.

Хорт хавдар, хөгжлийн эмгэг

Олон бодисууд нь эпигенетик хорт хавдар үүсгэгчийн шинж чанартай байдаг: тэдгээр нь мутаген нөлөө үзүүлэхгүйгээр хавдрын өвчлөл нэмэгдэхэд хүргэдэг (жишээлбэл: диэтилстилбестрол арсенит, гексахлорбензол, никелийн нэгдлүүд). Олон тооны тератогенууд, ялангуяа диэтилстилбестрол нь эпигенетик түвшинд урагт онцгой нөлөө үзүүлдэг.

Гистоны ацетилизаци, ДНХ метилжилтийн өөрчлөлтүүд нь янз бүрийн генийн үйл ажиллагааг өөрчлөх замаар түрүү булчирхайн хорт хавдар үүсэхэд хүргэдэг. Түрүү булчирхайн хорт хавдрын генийн идэвхжилд хооллолт, амьдралын хэв маяг нөлөөлдөг.

2008 онд АНУ-ын Эрүүл мэндийн үндэсний хүрээлэнгээс ирэх 5 жилийн хугацаанд эпигенетикийн судалгаанд 190 сая доллар зарцуулна гэж мэдэгджээ. Санхүүжилтийг эхлүүлсэн зарим судлаачдын үзэж байгаагаар эпигенетик нь хүний ​​өвчнийг эмчлэхэд генетикээс илүү чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Эпигеном ба хөгшрөлт

Сүүлийн жилүүдэд эпигенетик үйл явц нь хожмын амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг гэсэн нотолгоо олширч байна. Ялангуяа хөгшрөлтийн үед метилжилтийн хэв маягийн өргөн өөрчлөлтүүд тохиолддог. Эдгээр үйл явц нь генетикийн хяналтанд байдаг гэж үздэг. Ихэвчлэн метилжүүлсэн цитозины суурь нь үр хөврөл эсвэл шинэ төрсөн амьтнаас тусгаарлагдсан ДНХ-д ажиглагддаг бөгөөд нас ахих тусам энэ хэмжээ аажмаар буурдаг. Хулгана, шишүүхэй, хүний ​​өсгөвөрлөсөн лимфоцитуудаас ДНХ-ийн метиляцийн түвшин ижил төстэй буурсан байна. Энэ нь системчилсэн боловч эд, генийн өвөрмөц шинж чанартай байж болно. Жишээлбэл, Tra et al. (Tra et al., 2002) шинэ төрсөн нярай болон дунд болон ахимаг насны хүмүүсийн захын цуснаас тусгаарлагдсан Т-лимфоцитуудын 2000 гаруй локусыг харьцуулж үзэхэд эдгээрийн 23 нь гиперметиляци, 6 нь нас ахих тусам гипометиляцид ордог болохыг тогтоожээ. Нойр булчирхай, уушиг, улаан хоолой зэрэг бусад эдэд метиляцийн хэв маягийн ижил төстэй өөрчлөлтүүд илэрсэн. Hutchinson-Gilford progyria өвчтэй өвчтөнүүдэд эпигенетикийн ноцтой гажуудал илэрсэн.

Нас ахих тусам деметиляци нь ДНХ-ийн метилизациар дарангуйлагддаг хөдөлгөөнт генетик элементүүдийг (MGEs) идэвхжүүлснээр хромосомын өөрчлөлтөд хүргэдэг гэж үздэг (Barbot et al., 2002; Bennett-Baker, 2003). Настай холбоотой метилизацийн түвшин буурч байгаа нь сонгодог генетикийн ойлголтыг ашиглан тайлбарлах боломжгүй олон нарийн төвөгтэй өвчнийг үүсгэдэг. Деметиляцитай зэрэгцэн онтогенезид тохиолддог бөгөөд эпигенетик зохицуулалтын үйл явцад нөлөөлдөг өөр нэг үйл явц бол хроматин конденсаци (гетерохроматизаци) бөгөөд энэ нь нас ахих тусам генетикийн идэвхжил буурахад хүргэдэг. Хэд хэдэн судалгаагаар наснаас хамааралтай эпигенетик өөрчлөлтүүд үр хөврөлийн эсүүдэд бас нотлогдсон; Эдгээр өөрчлөлтийн чиглэл нь генийн өвөрмөц шинж чанартай байдаг.

Уран зохиол

• Несса Кэри. Эпигенетик: Орчин үеийн биологи бидний генетик, өвчин, удамшлын талаарх ойлголтыг хэрхэн шинэчлэн бичиж байна. - Ростов-на-Дону: Финикс, 2012. - ISBN 978-5-222-18837-8.

Тэмдэглэл

1. Шинэ судалгаагаар РНХ-ийн нийтлэг өөрчлөлтийг таргалалттай холбодог
2. http://woman.health-ua.com/article/475.html Настай холбоотой өвчний эпигенетик эпидемиологи
4. Holliday, R., 1990. Хөгжлийн явцад генийн үйл ажиллагааг хянах механизмууд. Биол. Илч. Камбр. Филос. Соц. 65, 431-471
5. Эпигенетик. Bio-Medicine.org. 2011 оны 05-р сарын 21-нд авсан.
6. В.Л. Чандлер (2007). "Парамутаци: эрдэнэ шишээс хулгана хүртэл". Нүд 128(4):641–645. doi:10.1016/j.cell.2007.02.007. PMID 17320501.
7. Ян Сапп, Генийн цаана. 1987 Оксфордын их сургуулийн хэвлэл. Ян Сапп, "Байгууллагын тухай ойлголт: цилиат эгэл биетний хөшүүрэг". С.Гилберт хэвлэлд, Хөгжлийн биологи: цогц синтез, (Нью-Йорк: Plenum Press, 1991), 229-258. Ян Сапп, Эхлэл: Биологийн хувьсал Оксфордын их сургуулийн хэвлэл, 2003 он.
8. ояама, Сюзан; Пол Э.Гриффитс, Рассел Д.Грэй (2001). MIT хэвлэл. ISBN 0-26-265063-0.
9. Вердел нар, 2004
10. Мацке, Бирчлер, 2005 он
11. О.Ж. Рандо болон К.Ж. Verstrepen (2007). "Генетик ба эпигенетик удамшлын цагийн хуваарь". Нүд 128(4):655–668. doi:10.1016/j.cell.2007.01.023. PMID 17320504.
12. Жаблонка, Ева; Гал Раз (2009 оны 6-р сар). "Үе дамжсан эпигенетик удамшил: Удамшил, хувьслыг судлах тархалт, механизм ба үр дагавар." Биологийн улирлын тойм 84 (2): 131-176. doi: 10.1086/598822. PMID 19606595.
13. J.H.M. Нолл, Р.Д. Николлс, Р.Э. Магенис, Ж.М. Бага Graham, M. Lalande, S.A. Латт (1989). "Ангелман, Прадер-Вилли хам шинжүүд нь хромосомын устгалын нийтлэг шинж чанартай байдаг ч устгалын эх үүслийн хувьд ялгаатай байдаг." Америкийн анагаах ухааны генетикийн сэтгүүл 32(2): 285-290. doi: 10.1002/ajmg.1320320235.