AlegsaOnline.com

Epigenetika

Autor: Leandro Alegsa

20-04-2022

Epigenetika se zabývá studiem změn v aktivitě genů, které nejsou způsobeny změnami v sekvenci DNA. Je to studium genové exprese, tedy způsobu, jakým geny vyvolávají své fenotypové účinky.

Tyto změny v aktivitě genů mohou zůstat zachovány po zbytek života buňky a mohou také přetrvávat po mnoho generací buněk v průběhu buněčných dělení. Nedochází však ke změně základní sekvence DNA organismu. Místo toho nedědičné faktory způsobují, že se geny organismu chovají (projevují) jinak. Epigenetika funguje na základě specifických mechanismů, jako je metylace DNA.

Epigenetické faktory mohou přetrvávat až do dospělosti.

Definice

Obecná definice zní "studium... aktivity genů během vývoje složitých organismů". Epigenetiku lze tedy použít k popisu čehokoli jiného než sekvence DNA, co ovlivňuje vývoj organismu.

Přísnější nebo užší definice zní: "studium mitoticky a/nebo meioticky dědičných změn ve funkci genů, které nelze vysvětlit změnami v sekvenci DNA".

Termín "epigenetika" se používá k popisu procesů, které nejsou dědičné. Příkladem je modifikace histonů. Některé definice tedy nevyžadují dědičnost. Adrian Bird definoval epigenetiku jako "strukturální přizpůsobení chromozomálních oblastí tak, aby registrovaly, signalizovaly nebo udržovaly změněné stavy aktivity". Tato definice zahrnuje opravy DNA nebo fáze buněčného dělení a stabilní změny napříč generacemi buněk. Vylučuje jiné, jako jsou priony, pokud neovlivňují funkci chromozomů.

Projekt NIH Roadmap Epigenomics používá tuto definici: "Pro účely tohoto programu se epigenetika vztahuje jak na dědičné změny v aktivitě a expresi genů (v potomstvu buněk nebo jedinců), tak i na stabilní, dlouhodobé změny v transkripčním potenciálu buňky".

V roce 2008 byla na setkání v Cold Spring Harbor přijata konsenzuální definice epigenetického znaku: "stabilně dědičný fenotyp, který je výsledkem změn v chromozomu bez změn v sekvenci DNA".

Spolehlivou a čtivou zprávu přinesl deník The Guardian.

Příklady

Nejlepším příkladem epigenetických změn u eukaryot je proces diferenciace buněk. Během morfogeneze se z generalizovaných kmenových buněk stávají buněčné linie embrya, které se následně stávají plně diferencovanými buňkami. Jinými slovy, jediná oplozená vaječná buňka - zygota - se dělí a mění na všechny početné typy buněk: neurony, svalové buňky, epitel, cévy atd.

Během vývoje embrya se některé geny zapínají, zatímco jiné se vypínají nebo zmírňují. Tento proces se nazývá genová regulace. Uvnitř buněčného jádra se nachází mnoho molekul, které se starají o regulaci výkonu genů.

DNA a histony tvoří tzv. chromatin. Epigenetické modifikace chromatinu se kopírují během buněčného dělení. Vzniká tak řada buněk, které jsou si všechny podobné. Takové buňce se říká tkáň.

Meióza ruší epigenetické změny a vrací genom do výchozího stavu, takže se tento proces opakuje v každé nové generaci. Z tohoto pravidla existuje několik výjimek, ale žádná z nich se netýká změn sekvencí párů bází DNA.

Tento proces se liší od mutací DNA. Genetické mutace mění primární sekvenci DNA a k mutacím může dojít v každé buňce. Pouze mutace v buňkách zapojených do reprodukce však mohou ovlivnit potomstvo.

Otázky a odpovědi

Otázka: Co je to epigenetika?

Odpověď: Epigenetika se zabývá studiem změn v aktivitě genů, které nejsou způsobeny změnami v sekvenci DNA. Je to studium genové exprese neboli toho, jak geny vyvolávají své fenotypové účinky.

Otázka: Jak dlouho trvají epigenetické změny?

Odpověď: Epigenetické změny mohou přetrvávat po zbytek života buňky a mohou dokonce přetrvávat po mnoho generací buněk v průběhu buněčných dělení.

Otázka: Dochází při epigenetických změnách ke změně základní sekvence DNA?

Odpověď: Ne, při epigenetice nedochází ke změně základní sekvence DNA organismu. Místo toho nedědičné faktory způsobují, že se geny chovají jinak, aniž by se změnila jejich genetická výbava.

Otázka: Jaké mechanismy epigenetika využívá ke svému fungování?

Odpověď: Epigenetika funguje pomocí mechanismů, jako je metylace DNA.

Otázka: Přetrvávají epigenetické faktory i v dospělosti?

Odpověď: Ano, epigenetické faktory mohou přetrvávat až do dospělosti.

Otázka: Jak se geny vlivem epigenetiky odlišně projevují? Odpověď: Geny se projevují odlišně v důsledku nedědičných faktorů, které způsobují jejich odlišné chování, aniž by se změnila jejich genetická výbava.

Otázka: Má každý organismus svůj vlastní jedinečný soubor epigenetických procesů?

Odpověď: Ano, každý organismus má svůj vlastní jedinečný soubor epigenetických procesů, které určují, jak se budou jeho geny projevovat v průběhu času a napříč generacemi.