Epigenetika
Epigenetika je študija sprememb v delovanju genov, ki niso posledica sprememb v zaporedju DNK. Je študija izražanja genov, načina, kako geni povzročajo fenotipske učinke.
Te spremembe v aktivnosti genov lahko ostanejo do konca življenja celice in lahko trajajo tudi v več generacijah celic, ki se delijo. Vendar se zaporedje DNK v organizmu ne spremeni. Namesto tega nededni dejavniki povzročijo, da se geni organizma obnašajo (izražajo) drugače. Epigenetika deluje s posebnimi mehanizmi, kot je metilacija DNK.
Epigenetski dejavniki lahko trajajo tudi v odrasli dobi.
Opredelitve
Splošna opredelitev je "preučevanje... aktivnosti genov med razvojem kompleksnih organizmov". Tako se lahko epigenetska uporablja za opis vsega, kar ni zaporedje DNK in vpliva na razvoj organizma.
Strožja ali ožja opredelitev je "preučevanje mitotičnih in/ali meiotičnih dednih sprememb v delovanju genov, ki jih ni mogoče pojasniti s spremembami v zaporedju DNK".
Izraz "epigenetika" se uporablja za opis procesov, ki niso dedni. Primer je spreminjanje histonov. Zato nekatere opredelitve ne zahtevajo dednosti. Adrian Bird je epigenetiko opredelil kot "strukturno prilagajanje kromosomskih regij, da se registrirajo, signalizirajo ali ohranijo spremenjena stanja aktivnosti". Ta opredelitev vključuje faze popravljanja DNK ali celične delitve ter stabilne spremembe med celičnimi generacijami. Izključuje druge, kot so prioni, razen če vplivajo na delovanje kromosomov.
V projektu NIH Roadmap Epigenomics Project je uporabljena opredelitev: "Za namene tega programa se epigenetika nanaša na dedne spremembe v aktivnosti in izražanju genov (v potomstvu celic ali posameznikov) in tudi na stabilne, dolgoročne spremembe v transkripcijskem potencialu celice".
Leta 2008 je bila na srečanju v Cold Spring Harborju sprejeta sporazumna opredelitev epigenetske lastnosti: "stabilno dedni fenotip, ki je posledica sprememb v kromosomu brez sprememb v zaporedju DNK".
Zanesljivo in berljivo poročilo je iz časopisa The Guardian.
Primeri
Najboljši primer epigenetskih sprememb pri evkariontih je proces diferenciacije celic. Med morfogenezo postanejo splošne matične celice celične linije zarodka, ki nato postanejo popolnoma diferencirane celice. Z drugimi besedami, ena sama oplojena jajčna celica - zigota - se razdeli in spremeni v vse številne vrste celic: nevrone, mišične celice, epitelij, krvne žile itd.
Med razvojem zarodka se nekateri geni vklopijo, drugi pa izklopijo ali umirijo. Ta proces se imenuje uravnavanje genov. V celičnem jedru so številne molekule, ki opravljajo nalogo prilagajanja delovanja genov.
DNK in histoni sestavljajo tako imenovani kromatin. Epigenetske spremembe kromatina se kopirajo med celično delitvijo. Tako nastane vrsta celic, ki so si vse podobne. To se imenuje tkivo.
Rojstvo prekliče epigenetske spremembe in ponovno vzpostavi izhodiščno stanje genoma, tako da se proces nadaljuje v vsaki novi generaciji. Pri tem pravilu obstaja nekaj izjem, vendar nobena od teh izjem ne vključuje sprememb zaporedij baznih parov DNK.
Ta proces se razlikuje od mutacij DNK. Genetske mutacije spreminjajo primarno zaporedje DNK in do njih lahko pride v vsaki celici. Vendar lahko na potomce vplivajo le mutacije v celicah, ki sodelujejo pri razmnoževanju.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je epigenetika?
O: Epigenetika je preučevanje sprememb v aktivnosti genov, ki niso posledica sprememb v zaporedju DNK. Gre za preučevanje izražanja genov ali kako geni povzročajo fenotipske učinke.
V: Kako dolgo trajajo epigenetske spremembe?
O: Epigenetske spremembe lahko ostanejo do konca življenja celice in lahko trajajo celo več generacij celic zaradi celičnih delitev.
V: Ali se pri epigenetiki spremeni osnovno zaporedje DNK?
O: Ne, pri epigenetiki se osnovno zaporedje DNK organizma ne spremeni. Namesto tega nededni dejavniki povzročijo, da se geni obnašajo drugače, ne da bi se spremenila njihova genetska sestava.
V: Katere mehanizme uporablja epigenetika pri svojem delovanju?
O: Epigenetika deluje z mehanizmi, kot je metilacija DNK.
V: Ali se epigenetski dejavniki nadaljujejo tudi v odrasli dobi?
O: Da, epigenetski dejavniki lahko trajajo tudi v odrasli dobi.
V: Kako se geni zaradi epigenetike izražajo drugače? O: Geni se različno izražajo zaradi nedednih dejavnikov, zaradi katerih se obnašajo drugače, ne da bi spremenili svojo genetsko zasnovo.
V: Ali ima vsak organizem svoj edinstven sklop epigenetskih procesov?
O: Da, vsak organizem ima svoj edinstven sklop epigenetskih procesov, ki določajo, kako se bodo njegovi geni izražali skozi čas in generacije.
