Пігенетика, коли гени вмикаються або вимикаються - Planete sante
АВТОРИ
ЕКСПЕРТИ
ЛЕКСИКОН
Ген
Ген - це сегмент ДНК, який обумовлює синтез одного або декількох білків. Отже, саме він відповідає за прояв і передачу визначених спадкових ознак. Ген може залишатися мовчазним, тобто не експресуватися, залежно від епігенетичних механізмів регуляції.
Епігенетика
Епігенетика - це сукупність механізмів, які регулюють гени у нашому генетичному складі. Механізми, на які впливає наше середовище, у широкому розумінні цього поняття.
Метилювання
Метилювання - один із найвідоміших хімічних процесів в епігенетиці, який може змінити експресію генів. Цей тип модифікації передбачає приєднання хімічних груп частинок ("метильних груп") до ДНК. Потім ДНК буде ущільнено, щоб гени стали неактивними. Оскільки чим компактніша ДНК, тим менше генів може виражатися.
Цитозини
Лише ділянки ДНК, багаті цитозином (який є однією з чотирьох основ або літер генетичного коду), можуть зазнати метилювання, яке є епігенетичним механізмом регуляції.
Хроматин
Хроматин - це структура ДНК в ядрі клітини. Це асоціація між ДНК та білками, що знаходяться всередині ядра, і називається гістонами. Залежно від своєї форми, більш-менш відкритої чи закритої, це дозволить гену експресувати себе чи ні.
Гістони
Гістони - це білкові кульки, які ДНК обвиває.
Що робити, якщо з точки зору здоров'я те, що ви пережили, було настільки ж важливим, як і генетичний склад, який ви отримали при народженні? Це один із шляхів епігенетики. Ця молода, дуже популярна дисципліна, "сестра" генетики, вивчає вплив довкілля - у широкому розумінні - на експресію генів. Іншими словами, чому така чи інша інформація, яку несе ген, читається, тоді як така чи інша мовчить.
Протягом двадцяти років генетика представляла великий інтерес, ніби ця наука могла нарешті пояснити все: наші індивідуальні особливості, походження незаразних хвороб (тих, що не є ні бактеріальними, ні вірусними) та вразливість до певних захворювань. . Повне секвенування геному людини у 2000-х лише помножило цю обіцянку.
Понад п'ять років усі погляди звернулися до епігенетики. У цьому зацікавлені всі галузі медицини. Йдеться про розуміння того, як експресуються наші гени та як на них діють зовнішні фактори. Що означає зацікавленість у різних питаннях. Чому близнюки з однаковим геномом все ж відрізняються? Чому у них не розвиваються однакові хвороби та однакові вразливі місця? Чому у людей, які жили в подібних умовах, але з різним генетичним походженням, розвивається однакова патологія? Ці питання, як і багато інших, відкривають ціле поле досліджень і розвідок. Медицина на першому плані, але епігенетика стосується всіх рослин і тварин.
Клітини, однакові
Перш ніж досліджувати ці явища, повернімось до більш фундаментальної стадії, в самому серці наших клітин, де діють основні епігенетичні механізми, цілком нормальним і фізіологічним способом. Усі наші клітини мають однаковий генетичний матеріал і однакову життєву програму. Вони народжуються, використовують енергію, розвиваються, дублюються тощо. Але, незважаючи на ці спільні риси, не у всіх однакова доля: одні стануть клітинами печінки, інші мозку, треті клітинами ока, щоб назвати кілька прикладів. Під час розвитку так звані «тотипотентні» клітини будуть визначати себе і, таким чином, ставати «плюрипотентними». Як це пояснюється? “Це пов’язано з нормальним та важливим епігенетичним складом. Ці поверхневі модифікації генів клітин визначать їхнє майбутнє і, отже, приписують кожній із них власну функцію ", - пояснює доктор Аріана Джакобіно, спеціаліст з медичної генетики в університетських лікарнях Женеви (HUG). Таким чином, незважаючи на схожі генотипи, наші клітини матимуть фенотип, тобто різний вигляд, характер та функції.
На клітинному рівні епігенетика - це перш за все обмеження можливостей наших клітин. «Це ніби у нас в руках енциклопедія життя. Епігенетичні явища означають, що наші клітини будуть читати ту чи іншу сторінку енциклопедії, а не іншу ", - зображення професора Олександра Реймонда, директора Центру інтегративної геноміки Університету Лозани.
ДНК, котушка
Конкретно, епігенетика відноситься до суто механічних та хімічних механізмів, пов'язаних з нашою ДНК. Нагадуємо, що ДНК несе генетичну інформацію людини та контролює діяльність клітини. Він складається з двох ланцюжків, скручених у подвійну спіраль, кожна утворена послідовністю нуклеотидів, в ядрі клітини. Двометрові нитки ДНК здаються в клітині дуже щільно упакованими, як куля пряжі. Однак, щоб бути прочитаним або розшифрованим, певний сегмент ланцюга ДНК, що несе повідомлення, повинен розкритися. Ступінь скручування цих ланцюгів - або ступінь їх ущільнення - зробить чи не зробить читабельність гена можливою, або вираженням його характеру, або, іншими словами, його здатністю бути функціональною. Це все дуже механічно: чим більше ДНК ущільнюється, тим менше її можна досягти, тому менше генів можна транскрибувати; і, отже, характеристики, які вони несуть, виражаються.
На регуляторні механізми генів, саме ті, що керують розгортанням, транскрипцією, або іншими словами, зчитуванням генів, впливає навколишнє середовище та особиста історія (досвід) людини. Крім того, хімічні порушення навколишнього середовища (отруйні речовини, такі як пестициди, наприклад), директиви, надіслані нашим мозком або гормональною системою, ситуативні чи реляційні фактори, впливатимуть на експресію генів. І це лише торкаючись поверхневих інформаційних шарів генів, таким чином, не змінюючи самого генетичного коду. На відміну від генетичних мутацій, ці явища тому легко піддаються обороту.
Метилювання
Серед різних типів оборотних модифікацій, які можуть впливати на поверхню генів, метилювання є найбільш відомим. Це додавання хімічної групи, "метильної групи", до однієї з основ ("С") ДНК: цитозину. Це метилювання зменшує експресію уражених генів. Занадто звиті, ці гени не можуть бути транскрибовані. Вони мовчать.
Вплив навколишнього середовища
Цікавитись цими епігенетичними явищами - це намагатися краще зрозуміти походження хвороб та інших синдромів в надії, що одного разу ми зможемо краще їх лікувати та захищатись від них. Було проведено багато досліджень на рослинах, мишах та однояйцевих близнюках - оскільки вони мають однаковий генетичний склад. Дослідники виявили, що стрес у широкому розумінні (хвороби, важкі умови життя, різні стреси, включаючи психологічний стрес), вплив токсинів, але також і харчування, можуть спричинити епігенетичні зміни у людини. Наприклад, було встановлено, що діти вагітних жінок, які пережили період голодомору під час Другої світової війни, народилися з низькою вагою і пізніше страждали від метаболічних захворювань (діабет 2 типу, ожиріння).
Інший приклад: "Дослідження показали, що вплив пестицидів може призвести до епігенетичних змін вгору за течією з серйозними порушеннями фертильності або підвищеним ризиком розвитку певних станів, таких як вади розвитку сечостатевої системи", пояснює Дрессе Джакобіно. Серед токсикантів ми знаємо, що куріння викликає епігенетичні зміни (метилювання), навіть якщо ми ще не знаємо конкретних наслідків: "Різниця у експресії певних генів, наприклад у новонароджених, чия мати курила. Під час вагітності, порівняно з тими, де не було паління серед матері, це було продемонстровано », - розповідає Дрессе Джакобіно.
На психологічному рівні люди, які перебувають у ситуаціях великого соціального стресу, наприклад, мігранти, мають більшу психічну вразливість. Це також стосується ветеранів збройних конфліктів, позначених навіть у своїх камерах стресовим конфліктом (див. Рамку), або людей, які зазнали жорстокого поводження в дитинстві ...
Епігенетичні шляхи навколо раку
Вважається, що епігенетичні процеси також беруть участь у розвитку багатофакторних патологій (включаючи нейродегенеративні захворювання, такі як хвороба Паркінсона, хвороба Альцгеймера та ін.), А також рак. У їхньому випадку епігенетичні порушення, здається, порушують механізми контролю проліферації клітин. "Тим не менш, у деяких випадках важко розрізнити епігенетичний процес як причину або як наслідок змін тканин всередині пухлини", нюанс Аріана Джакобіно. Як тільки ці механізми будуть краще зрозумілі, ми можемо уявити собі методи терапії, які полягають у "скасуванні епігенетичних модифікацій відповідних генів, щоб зупинити розмноження ракових клітин. Своєрідне депрограмування генів. На сьогоднішній день досліджуються шляхи, але нам поки не вдалося спеціально орієнтуватися на ті регіони геному, на які необхідно діяти », - пояснює фахівець.
Еволюція менталітетів
Ці нові знання можуть змінити наше бачення особистого майбутнього. Із суспільства, наповненого детермінізмом, «де все записано в генах», ми переходимо до суспільства, де індивідуальна відповідальність сильна. “Навколишнє середовище - це сфера, в якій людина може діяти. У нас є більше можливостей для маневру, і в хорошому сенсі », - говорить Аріана Джакобіно. Однак небезпека полягає у потенційній дискримінації, яка може вплинути на людину відповідно до її способу життя та занадто багатьох прогнозів щодо її здоров’я. Крім того, епігенетика може не все пояснити: «Ви не завжди знаєте, в який бік йдуть справи. Візьмемо приклад з куріння, у витоків епігенетичних змін: це суспільство, реклама тощо. що викликає куріння, чи це наша власна вразливість, записана в наших генах? - запитує професор Реймонд. Так само людина з генами ожиріння залишатиметься худорлявою, якщо їсть збалансовану дієту та рухатиметься достатньо ... ". Підсумовуючи, роль генетичних факторів стосовно культурних, психологічних, освітніх чи екологічних факторів все ще дуже важко оцінити.
Клініка, музика на майбутнє
Як би це не було захоплююче, епігенетика - це медична дисципліна, яка все ще перебуває на стадії дослідження. "Це означає, що вона ще не вступила в клінічну генетику ні в обговоренні з пацієнтами, ні в їх керівництві", - говорить д-р Джакобіно. Тим часом вона задає екзистенційні питання як щодо походження хвороб, як соматичних, так і психологічних, а також щодо можливості кожного з нас самовизначитися.
Можлива передача епігенетичних знаків
Більш дивно, що деякі постулюють, що ці генетичні метилювання можуть бути передані наступним поколінням. Прослідковуючи потомство жертв травми, ми помічаємо, що у неї симптоми посттравматичного стресу, подібні до симптомів її батьків, навіть якщо вона не зазнала такого досвіду. Ці діти більш депресивні, більш тривожні та мають вищий ризик розвитку психічного розладу. Сліди цих метилювань можуть зберігатися навіть до трьох, а то й чотирьох поколінь, принаймні у мишей. Але ці припущення залишаються дуже суперечливими, не в останню чергу тому, що з кожним новим поколінням гени «очищаються». Це означає, що вони проходять депрограмування, яке очищає метилювання, яке за своєю суттю є оборотним. Відповіді на стрес мають бути стерті. Крім того, крім рослин, ще немає переконливих доказів щодо успадкування набутих ознак.