Epigeneettinen periytyminen | tutkimus geenien aktiivisuuden muutoksista, jotka eivät johdu DNA-sekvenssin muutoksista

Määritelmät

Yleinen määritelmä on "geenien toiminnan tutkiminen monimutkaisten organismien kehityksen aikana". Epigeneettistä voidaan siis käyttää kuvaamaan kaikkea muuta kuin DNA-sekvenssiä, joka vaikuttaa organismin kehitykseen.

Tiukempi tai suppeampi määritelmä on "sellaisten mitoottisesti ja/tai meioottisesti periytyvien geenien toiminnan muutosten tutkimus, joita ei voida selittää DNA:n sekvenssin muutoksilla".

Termiä "epigenetiikka" on käytetty kuvaamaan prosesseja, jotka eivät ole periytyviä. Esimerkkinä voidaan mainita histonimodifikaatio. Joissakin määritelmissä ei siis edellytetä periytyvyyttä. Adrian Bird määritteli epigenetiikan "kromosomialueiden rakenteelliseksi mukauttamiseksi siten, että ne rekisteröivät, signaloivat tai ylläpitävät muuttuneita toimintatiloja". Tämä määritelmä sisältää DNA:n korjaus- tai solunjakautumisvaiheet sekä solusukupolvien väliset vakaat muutokset. Se sulkee pois muut, kuten prionit, elleivät ne vaikuta kromosomien toimintaan.

NIH:n epigenomiikan tiekarttahankkeessa käytetään määritelmää: "Tässä ohjelmassa epigenetiikalla tarkoitetaan sekä periytyviä muutoksia geenien aktiivisuudessa ja ilmentymisessä (solujen tai yksilöiden jälkeläisissä) että vakiintuneita, pitkäaikaisia muutoksia solun transkriptiopotentiaalissa".

Vuonna 2008 Cold Spring Harborin kokouksessa annettiin yksimielinen määritelmä epigeneettisestä ominaisuudesta, joka on "vakaasti periytyvä fenotyyppi, joka johtuu kromosomissa tapahtuneista muutoksista ilman muutoksia DNA-sekvenssissä".

Hieman vanhentunut mutta muuten luotettava ja luettava selostus on The Guardian -sanomalehdestä.

Painatus

Tässä yhteydessä genomipainatus tarkoittaa geenin merkitsemistä yksilön koko eliniäksi. Merkitseminen on perustoiminto, jossa sytosiiniaminohappoihin lisätään metyyliryhmä DNA-metyylitransferaasientsyymin avulla. Tämä muuttaa kyseisen geenin toimintaa (yleensä) yksilön kannalta suotuisammaksi. Yleensä se kytkee geenin pois päältä.

Yleensä tämän etuna on, että geenituotos pysyy mahdollisimman suotuisassa tilassa koko yksilön eliniän ajan.

Jälkiintyminen aiheuttaa tällä hetkellä paljon lääketieteellistä tutkimusta.

Nisäkkäät

Jälkiintyminen näyttää kehittyneen eläimissä vasta noin 150 miljoonaa vuotta sitten. Se näyttää rajoittuvan suurelta osin nisäkkäisiin. Se on kuitenkin saattanut syntyä erikseen (ja aikaisemmin) kasveissa.

Esimerkkejä

Paras esimerkki epigeneettisistä muutoksista eukaryooteissa on solujen erilaistumisprosessi. Morfogeneesin aikana yleistyneistä kantasoluista tulee alkion solulinjoja, joista puolestaan tulee täysin erilaistuneita soluja. Toisin sanoen yksittäinen hedelmöittynyt munasolu - zygootti - jakautuu ja muuttuu kaikiksi moniksi solutyypeiksi: neuroneiksi, lihassoluiksi, epiteeliksi, verisuoniksi jne.

Kun alkio kehittyy, jotkin geenit kytkeytyvät päälle, kun taas toiset kytkeytyvät pois päältä tai niitä hillitään. Tätä prosessia kutsutaan geenien säätelyksi. Solun tuman sisällä on monia molekyylejä, jotka hoitavat geenien tuotoksen säätämisen.

DNA ja histonit muodostavat niin sanotun kromatiinin. Kromatiinin epigeneettiset muutokset kopioituvat solun jakautumisen aikana. Näin syntyy solurivi, jossa kaikki solut ovat samanlaisia. Tätä kutsutaan kudokseksi.

Meioosi kumoaa epigeneettiset muutokset ja palauttaa genomin perustilaansa, joten prosessi jatkuu jokaisessa uudessa sukupolvessa. Tästä säännöstä on joitakin poikkeuksia, mutta mikään näistä poikkeuksista ei liity DNA:n emäsparisekvenssien muutoksiin.

Tämä prosessi eroaa DNA:n mutaatioista. Geneettiset mutaatiot muuttavat DNA:n ensisijaista sekvenssiä, ja mutaatioita voi tapahtua missä tahansa solussa. Kuitenkin vain lisääntymiseen osallistuvien solujen mutaatiot voivat vaikuttaa jälkeläisiin.

Geneettisen jäljentymisen muotoja on löydetty kasveista ja sienistä.