Czym jest epigenetyka? - Carlos Guerrero-Bosagna

Obejrzyj całą lekcję na: http://ed.ted.com/lessons/how-the-choices-you-make-can-affect-your-genes-carlos-guerrero-bosagna

Oto łamigłówka: bliźnięta jednojajowe mają takie same DNA, więc dlaczego różnią się od siebie, i to nawet tymi cechami, które mają znaczącą komponentę genetyczną? Carlos Guerrero-Bosagna wyjaśnia, że wiele wspólnego ma z tym spór pomiędzy genetyką a środowiskiem, ale głębszą odpowiedź kryje w sobie epiegenetyka.

Lekcja: Carlos Guerrero-Bosagna, animacja: Chris Bishop.

Oto łamigłówka.

Bliźnięta jednojajowe mają takie same DNA,

więc dlaczego różnią się od siebie,

nawet cechami mającymi
znaczącą komponentę genetyczną?

Na przykład dlaczego jedna z bliźniaczek
ma chorobę serca w wieku 55 lat,

a jej siostra biega w maratonach
w doskonałej kondycji?

Wiele wspólnego ma z tym
spór między genetyką a środowiskiem,

ale głębsza odpowiedź dotyczy epigenetyki.

To badanie interakcji DNA

z wieloma mniejszymi cząsteczkami
występującymi w komórkach,

które aktywują lub dezaktywują geny.

Jeśli porówna się DNA
do książki kucharskiej,

to te cząsteczki w dużej mierze decydują,
co i kiedy zostanie ugotowane.

Nie podejmują świadomych decyzji.

Ważniejsza jest ich obecność
i stężenie w komórce.

Jak to działa?

Ekspresja genów w DNA polega
na ich odczytaniu i transkrypcji na RNA,

które jest przełożone na język białek
przy pomocy rybosomów.

Białka w dużej mierze decydują
o cechach i funkcji komórki.

Zmiany epigenetyczne zwiększają
lub utrudniają transkrypcję genów.

Najczęstszym mechanizmen,
który modyfikuje transkrypcję genów w DNA

lub białka, wokół którego jest owinięte,

są jego chemiczne znakowania.

Zestaw chemicznych znakowań
przyczepionych do genomu

danej komórki

nazywa się epigenomem.

Niektóre z nich,
jak na przykład grupa metylowa,

hamują ekspresję genów

poprzez rozregulowanie
maszynerii służącej transkrypcji

lub mocniejsze zwinięcie DNA,

co uniemożliwia dostęp do niego.

Gen jest obecny, ale wyciszony.

Zwiększenie transkrypcji jest
procesem odwrotnym.

Niektóre oznakowania chemiczne
rozplątują DNA, ułatwiając transkrypcję,

co zwiększa produkcję
powiązanych z nim białek.

Zmiany epigenetyczne potrafią przetrwać
podział komórkowy,

czyli wpływają na organizm
przez całe życie.

Czasami jest to korzystne.

Zmiany epigenetyczne są częścią rozwoju.

Komórki zarodka zaczynają
od jednego wzorcowego genomu.

W trakcie podziału niektóre geny
zostają uaktywnione,

a inne zahamowane.

Po pewnym czasie,
poprzez reprogramowanie epigenetyczne,

niektóre komórki przekształcają się
w komórki serca,

inne w komórki wątroby.

Każda z około 200 rodzajów komórek ciała

ma zasadniczo ten sam genom,

ale różny epigenom.

Epigenom również pośredniczy
w trwającym przez całe życie dialogu

między genami a środowiskiem.

Na chemiczne znakowania,
które włączają i wyłączają geny,

wpływają takie czynniki jak: dieta,

narażenie na substancje chemiczne,

lekarstwa.

Wynikające z tego epigenetyczne zmiany
mogą doprowadzić do choroby.

Na przykład jeśli wyłączą gen,
który tworzy białko supresorowe.

Zmiany epigenetyczne wywołane
wpływem środowiska są częściowym powodem,

dlaczego życie bliźniąt jednojajowych
przebiega zupełnie inaczej.

Kiedy bliźnięta rosną,
ich epigenomy się różnicują,

wpływając na proces starzenia się
i podatność na choroby.

Nawet doświadczenia społeczne
mogą wywołać zmiany epigenetyczne.

W znanym eksperymencie,

w którym szczurze mamy
nie opiekowały się dobrze potomstwem,

geny ich dzieci, które pomagają
w walce ze stresem, uległy metylacji,

czyli zostały wyłączone.

Może nie skończyło się
na jednym pokoleniu.

Większość zmian epigenetycznych znika,
gdy powstają komórki jajowe i plemniki.

Chociaż obecnie naukowcy uważają,
że niektóre ślady nie znikają,

a epigenetyczne cechy
dziedziczy kolejne pokolenie.

Doświadczenia mamy czy taty z dzieciństwa

lub ich decyzje podjęte w wieku dorosłym,

mogły wpłynąć na twój epigenom.

Choć zmiany epigenetyczne
są trudno zbywalne,

to niekoniecznie są stałe.

Zrównoważony tryb życia
w postaci zdrowej diety,

ćwiczeń

i unikania zanieczyszczeń

może na dłuższą metę przyczynić się
do zdrowego epigenomu.

To fascynujący moment do badań.

Naukowcy dopiero zaczynają rozumieć,

jak epigenetyka mogłaby wyjaśnić
mechanizmy rozwoju i starzenia się,

jak również przyczyny raka,

chorobę serca,

choroby psychiczne,

uzależnienia

i wiele innych dolegliwości.

W międzyczasie nowe techniki edycji genomu
pomagają zidentyfikować,

jakie epigenetyczne zmiany
odgrywają rolę w zdrowiu i chorobie.

Kiedy zrozumiemy,
jak wpływa na nas epigenom,

wtedy będziemy sami na niego wpływać.