Den genetiska informationen för en organisme är kodad i DNA: t från organismens kromosomer, men det finns andra influenser på jobbet. DNA-sekvenserna som utgör en gen kanske inte är aktiva, eller de kan vara blockerade. En organisms egenskaper bestäms av dess gener, men huruvida generna faktiskt skapar den kodade egenskapen kallas genuttryck.
Många faktorer kan påverka genuttryck, bestämma om genen producerar dess karakteristika alls eller ibland bara svagt . När genuttryck påverkas av hormoner eller enzymer kallas processen genreglering.
Epigenetik studerar molekylärbiologin för genreglering och den andra epigenetiska påverkan på genuttryck. I princip är varje inflytande som modifierar effekten av DNA-sekvenser utan att ändra DNA-koden ett ämne för epigenetik. Epigenetik: Definition och översikt. Epigenetik är den process genom vilken genetiska instruktioner som finns i DNA från organismer är påverkas av icke-genetiska faktorer En gen uttrycker sig genom att göra en kopia av sig själv och skicka kopian ut i cellen för att producera proteinet kodat i dess DNA-sekvenser. Proteinet, antingen ensamt eller i kombination med andra proteiner, producerar en specifik organismkarakteristik. Om genen är blockerad från att producera proteinet visas inte organismkarakteristiken. Epigenetics tittar på hur genen kan blockeras från att producera sitt protein och hur den kan kopplas på igen om den är blockerad. Bland de många epigenetiska mekanismerna som kan påverka genuttryck är följande: Epigenetik undersöker hur gener uttrycks, vad som påverkar deras uttryck och mekanismer som styr gener. Det tittar på inflytningsskiktet ovanför det genetiska lagret och på hur detta lager bestämmer epigenetiska förändringar och hur en organism ser ut och hur den beter sig. Även alla celler i en organisme har samma genom, cellerna har olika funktioner baserat på hur de reglerar sina gener. På organismenivå kan organismer ha samma genetiska kod men ser och uppträder annorlunda. När det gäller människor till exempel har identiska tvillingar samma mänskliga genom men kommer att se ut och uppträda något annorlunda beroende på epigenetiska förändringar. Sådana epigenetiska effekter kan variera beroende på många interna och yttre faktorer, inklusive följande: Var och en av dessa kan vara epigenetiska faktorer som främjar eller stör genuttryck i cellerna. Sådan epigenetisk kontroll är ett annat sätt att reglera genuttryck utan att ändra den underliggande genetiska koden. I varje fall förändras det totala genuttrycket. De interna och externa faktorerna krävs antingen för genuttryck, eller så kan de blockera ett av stegen. Om en nödvändig faktor såsom ett enzym som behövs för proteinproduktion saknas kan proteinet inte produceras. Om en blockerande faktor finns, kan inte motsvarande genuttryckssteg fungera och uttrycket av den relevanta genen är blockerad. Epigenetik innebär att ett drag som är kodat i DNA-sekvenserna för en gen kanske inte förekommer i organismen. Epigenetiska begränsningar till DNA-åtkomst | Genomet är kodat i tunna, långa molekyler av DNA-sekvenser som har att lindas tätt i en komplicerad kromatinstruktur för att passa in i små cellkärnor. För att uttrycka en gen kopieras DNA via en transkriptionsmekanism DNA-molekylerna lindas runt speciella proteiner som kallas histoner. Histonerna kan ändras så att DNA lindas mer eller mindre hårt. Sådana histonmodifieringar Förutom att begränsa tillgången till gener kan histonproteiner ändras för att binda mer eller mindre tätt till DNA-molekyler lindas runt dem i kromatinstrukturen. Sådana histonmodifieringar påverkar transkriptionsmekanismen vars funktion är att göra en RNA-kopia av generna som ska uttryckas. Histonmodifikationer som påverkar genuttryck på detta sätt inkluderar följande: När histoner ändras till öka bindningen, den genetiska koden för en specifik gen kan inte transkriberas, och genen uttrycks inte. När bindningen reduceras kan fler genetiska kopior göras, eller så kan de göras lättare. Den specifika genen uttrycks sedan mer och mer av dess kodade protein produceras. Efter att DNA-sekvenserna av en gen kopieras till en RNA-sekvens Operationskedjan är som följer: De två nyckelfunktionerna av en RNA-molekyl är transkription och translation. Förutom RNA som används för att kopiera och överföra DNA-sekvenserna, kan celler producera interferens RNA Deras funktion är att störa transkription och translation, vilket minskar genuttrycket. På detta sätt har iRNA en epigenetisk effekt. Under DNA-metylering kopplar enzymer som kallas DNA-metyltransferaser och kopplar metylgrupper till DNA-molekyler. För att aktivera en gen och starta transkriptionsprocessen måste ett protein fästas till DNA-molekylen nära starten. Metylgrupperna placeras på platserna där ett transkriptionsprotein normalt skulle fästa, vilket således blockerar transkriptionsfunktionen. När celler delar sig, kopieras DNA-sekvenserna i cellens genom i en process som kallas DNA-replikation Många av de faktorer som reglerar genuttryck går förlorade när DNA kopieras, men mycket av DNA-metyleringsmönstret replikeras i det kopierade ", 3, [[Detta innebär att reglering av genuttryck orsakat av DNA-metylering kan ärvas och även om de underliggande DNA-sekvenserna förblir oförändrade. Eftersom DNA-metylering svarar på epigenetiska faktorer som miljö, kost, kemikalier , stress, förorening, livsstilsval och strålning, de epigenetiska reaktionerna från exponering för sådana faktorer kan ärvas genom DNA-metylering. Detta innebär att en individ utöver genealogiska påverkningar formas av föräldrarnas beteende och de miljöfaktorer som de utsattes för. Celler har gener som främjar celldelning såväl som gener som undertrycker snabb, okontrollerad celltillväxt såsom i tumörer. Gener som orsakar tillväxt av tumörer kallas onkogener Mänskliga cancer kan orsakas av det ökade uttrycket av onkogener. tillsammans med det blockerade uttrycket av tumörsuppressorgener. Om DNA-metyleringsmönstret motsvarande detta genuttryck ärvs kan avkomman ha en ökad mottaglighet för cancer. I fallet med kolorektal cancer Epigenetics kan också vara används för att hjälpa att behandla genetiska sjukdomar Epigenetics har ett stort inflytande på sjukdomen, men det kan också påverka andra organismegenskaper som beteende. I en studie från McGill University från 1988 observerade Michael Meany att råttor vars mödrar tog hand om dem genom att slicka och uppmärksamma dem utvecklades till lugna vuxna. Råttor vars mödrar ignorerade dem blev oroliga vuxna. En analys av hjärnvävnad visade att mödrarnas beteende orsakade förändringar i metylering av hjärnceller Andra studier har tittat på effekten av hungersnöd. När mödrar utsattes för hungersnöd under graviditeten, som var fallet i Holland 1944 och 1945, hade deras barn en högre förekomst av fetma och koronarsjukdom jämfört med mödrar som inte utsattes för hungersnöd. De högre riskerna spårades till minskad DNA-metylering av en gen som producerar en insulinliknande tillväxtfaktor. Sådana epigenetiska effekter Effekter från beteende som kan överföras från föräldrar till barn och framåt kan inkludera följande: Dessa effekter är resultatet av förändringar i DNA-metylering som överförts till avkomman, men om dessa faktorer kan förändra DNA-metylering hos föräldrar, de faktorer som barnen upplever kan ändra sin egen DNA-metylering. Till skillnad från den genetiska koden kan DNA-metylering hos barn ändras genom beteende och miljöexponering i senare liv. När DNA-metylering påverkas av beteende, kan metylmärkena på DNA där metylgrupperna kan fästa ändras och påverka genuttryck på det sättet. Även om många av studierna som arbetar med genuttryck är från många år sedan, är det bara mer nyligen att resultaten har kopplats till en växande volym av epigenetisk forskning
. Den primära metoden för epigenetiska processer är kontroll av genuttryck. Vissa kontrollmekanismer är tillfälliga men andra är mer permanenta och kan ärvas via epigenetisk arv.
.
.
Hur Epigenetisk modifiering fungerar -
. Den del av en dubbel DNA-spiral som innehåller genen som ska uttryckas avlindas något och en RNA-molekyl gör en kopia av DNA-sekvenserna som utgör genen.
kan resultera i att DNA-molekyler lindas så tätt att transkriptionsmekanismen, som består av speciella enzymer och aminosyror, kan inte nå genen som ska kopieras. Begränsning av tillgången till en gen genom histonmodifiering resulterar i epigenetisk kontroll av genen.
Ytterligare epigenetiska histonmodifikationer
RNA kan interferera med genuttryck
, RNA-molekylen lämnar kärnan. Proteinet som är kodat i den genetiska sekvensen kan produceras av småcellfabriker som kallas ribosomer.
eller iRNA
. Det här är korta delar av RNA-sekvenser som kallas icke-kodande RNA
eftersom de inte har några sekvenser som kodar gener.
DNA-metylering är en viktig faktor i genuttryck
. Samma process används för att skapa spermier och äggceller i högre organismer.
Epigenetics Exempel: Sjukdomar
och de som förhindrar tumörer kallas tumörundertryckningsgener.
kan ett felaktigt DNA-metyleringsmönster passeras vidare från föräldrar till avkommor. Enligt en studie från 1983 och uppsats av A. Feinberg och B. Vogelstein visade DNA-metyleringsmönstret hos patienter med kolorektal cancer ökad metylering och blockering av tumörsuppressorgener med en minskad metylering av onkogener.
. I Fragile X-syndrom saknas en X-kromosomgen som producerar ett viktigt reglerande protein. Frånvaron av proteinet innebär att BRD4-proteinet, som hämmar intellektuell utveckling, produceras i överflöd på ett okontrollerat sätt. Läkemedel som hämmar uttrycket av BRD4 kan användas för att behandla sjukdomen.
Epigenetics Exempel: Beteende
hos barnråttorna. Skillnaderna i råtta avkommor var resultatet av epigenetiska effekter.
kan ärvas över flera generationer.
. Denna forskning visar att epigenetikens roll kan ha ett lika kraftfullt inflytande på organismer som den underliggande genetiska koden.
