Hvordan Epigenetics Virker

{h1}

Epigenetik undersøger, hvordan miljøfaktorer kan påvirke genekspression. Epigenetik kan endda forklare, hvorfor ens tvillinger ikke er identiske.

Medmindre du sker enten at have en identisk søskende eller at kende en -par, er der en god chance for, at din viden om tvillinger er baseret på fiktion. De er overalt i sub-, pulp- og populærkulturen, og det er svært at blam-e kunstnerne for at trække dem ind i billedet. For en art der er besat af identitet, er der jo en mere spændende gåde end at kigge over et bord på en fysisk kopi af dig selv?

Hvis du selv har set nogle få fiktive skildringer af tvillinger, har du sikkert bemærket, at præsentationen har tendens til at læne sig mod den ene ekstreme eller den anden. Enten tvillingerne er ærlig ens (såsom de små piger i "The Shining") eller bemærkelsesværdigt anderledes (som de dominerende og underdanige tvilling gynækologer i "Dead Ringers"). Når to mennesker ser sådan ud, er de ting, der gør dem forskellige, lige så forvirrende som dem, der gør dem ens.

DNA spiller en central rolle i moderne identitetsbegreber, men efterhånden som vores forståelse for genetisk videnskab forbedres, så gør vores forståelse af hvad der gør os, hvem vi er. Mennesker har længe været involveret i en debat om naturen mod nurture, et dilemma med skæbnenes skæbne versus freewill. Er du den person, du er, fordi du blev født på den måde eller på grund af den verden, hvor du er blevet opdraget?

Det er klart, at hvis en identisk tvilling vokser op i slumkvarteret, og den anden vokser op i kongens palads, kan de udvikle sig til temmelig forskellige mennesker, uanset hvordan deres gen er ens. Field of epigenetik tilføjer nyt brændstof til dette problem ved at belyse hvordan miljø, ernæring og sociale forhold påvirker, hvordan gener udtrykkes. Var tvillingen i paladset opdraget af en voldelig styremor? Skal tvilling i slumkvarteret kæmpe med et hus fyldt med røg? Har man spist gruel, mens den anden fejrede på fede desserter? Disse faktorer kan forårsage epigenetiske ændringer, der ændrer hvordan hver tvillinges gener udtrykkes. Selv en forskel i kost kan sætte en tvilling i fare for kræft og forlade den anden i det klare.

- I denne artikel vil vi undersøge, hvordan dette fascinerende genetiske område virker, hvordan epigenetiske ændringer påvirker vores liv og hvad fremtiden kan holde.

Metylering: Fra genom til fænotype

DNA kan tilvejebringe en genetisk plan for dig, men forskellige faktorer påvirker, hvordan denne plan vil blive udtrykt.

DNA kan tilvejebringe en genetisk plan for dig, men forskellige faktorer påvirker, hvordan denne plan vil blive udtrykt.

Har du nogensinde spillet et flysimulatorspil? Spillet kan have tilbudt forskellige realismeindstillinger, der giver spillere mulighed for at vælge, hvordan "ægte" deres spiloplevelse vil være. Ofte kan du skifte midair kollisioner til og fra, eller afgøre, om du kan løbe tør for ammunition eller gas. Standardindstillingerne kan falde et eller andet sted mellem ren simulator og arkadefotografering, men spillet har potentialet til at være mere realistisk, afhængigt af om du vælger de relevante muligheder.

Som det viser sig, arbejder vores gener på en meget lignende måde. Hvis vores akkumulerede genetiske materiale (eller genom) fungerer som vores program, vores spiloplevelse er vores fænotype, en organisms observerbare egenskaber. En lang række faktorer forårsager igen de epigenetiske processer, der slår forskellige gener på og fra.

Forskere udarbejdede først termen "epigenetisk" (som bogstaveligt betyder "over genomet") i 1940'erne som en måde at klassificere ændringer, der forekom mellem genom og fænotype. For eksempel, hvorfor ville kun én identisk tvilling udvikle kræft og ikke-det? I et forsøg på at forstå, hvad der skete, så forskerne nærmere på forholdet mellem DNA og cellulær udvikling.

-DNA ligger inde i en celles kerne, et masterprogram i midten af ​​hvert minutstykke, der gør os, hvem vi er. Enzymer vedhæfter kulstof- og hydrogenbundter (CH3-) hedder methylgrupper til DNA, ofte nær begyndelsen af ​​et gen - det samme sted, hvor proteiner binder til at aktivere genet. Hvis proteinet ikke kan vedhæfte på grund af en blokerende methylgruppe, forbliver genet normalt væk. Forskere kalder denne særlige epigenetiske proces methylering. Arrangementet af disse bundter kan ændre sig drastisk i løbet af en levetid, men kan også indstilles permanent under embryonudvikling. Det hele afhænger af de forskellige faktorer, der kan påvirke fordelingen af ​​methylgrupper.

Mens epigenetiske forskere har brugt det meste af deres forskning til methylering, har de identificeret mange forskellige typer epigenetiske processer. Chromatin modifikation figurerer stærkt blandt disse processer. Inde i kernen spoler DNA rundt om bundter af histon proteiner til dannelse kromatin, som igen danner kromosomer. Ændre strukturen af ​​kromatinet, og du ændrer genekspression. Forskellige kemiske grupper opnår dette mål ved at fastgøre histonerne.

Hvordan påvirker alt dette naturen mod næring debat? Find ud af den næste side.

Børste op på DNA

Er du lidt uklar på genetisk forskning? Lad os bryde det hele ned for dig i hvordan DNA virker og hvordan celler fungerer.

Den epigenetiske Spin på Natur versus Nurture

Bliver vi slaver over for vores gener, som vi får fra vores forældre, eller kan vi bryde fri med epigenetiske forandringer?

Bliver vi slaver over for vores gener, som vi får fra vores forældre, eller kan vi bryde fri med epigenetiske forandringer?

Det er halv tid i den store natur versus nurture playoff. Lad os køre ned scoren. At vi hovedsageligt bygger på de gener, vi arver fra vores forældre, er bestemt et naturpunkt, men det faktum, at vores daglige liv kan påvirke epigenetiske forandringer, sætter helt sikkert op på bordet for at pleje.Interessant nok bryder den næste lille kendsgerning ikke slipset - det scorer et punkt for begge sider. Baseret på det, vi ved nu, forekommer det i det mindste at nogle epigenetiske ændringer er arvelige.

-Gå tilbage til video game analogi et øjeblik. Dine forældre overfører ikke bare det centrale program til dig, men nogle af de faktiske spilindstillinger, de brugte. Nogle chromatin modifikationer overfører til nyligt syntetiseret DNA og proteiner. Som du måske forestiller os, har udsigten til arvelige epigenetiske ændringer en stor indflydelse på vores forståelse af evolutionen. Forskere har endda revurderet teorier, som de tidligere havde diskrediteret, såsom dem fra det 18. århundredes videnskabsmand Jean-Baptiste Lamarck. Mens de seneste resultater ikke helt støtter Lamarcks teori om, at nakke af giraffer forlænget i løbet af generationerne for at nå frem til mad, er nogle af bevisene bestemt Lamarckian.

Tag f.eks. Vandloppen. I et rovdyr-miljø udvikler væsnerne store, defensive spines - et træk, deres afkom udvikler sig også, selvom de opstår i en rovdyrfri indstilling. Denne proces kaldes transgenerational epigenetisk arv. Mennesker behøver måske ikke at kæmpe med voksende defensive spines fordi far følte sig truet, men undersøgelser har vist, at forskellige adfærd og sundhedsforhold skyldes arvelige epigenetiske ændringer.

Epigenetiske ændringer tillader også stamceller at udvikle sig til specialiserede celler, som dem der findes i hjernen. Mens organismer er afhængige af denne vitale proces, bidrager epigenetiske ændringer også til sygdomme. I nogle tilfælde er genet eller generne, der er tændt, de, der er forbundet med svækkende sygdomme, såsom Angelman syndrom. I andre tilfælde slukker epigenetiske ændringer et virkelig vigtigt gen. Hvis du vil bruge videospileksemplet igen, er der en række forskellige indstillinger, som fungerer godt for en organisme, men at tænde for få eller for mange muligheder kan føre til en meget utilfredsstillende spilleoplevelse. Videnskabsfolk tror endda, at både fald og stigninger i methylering (kemiske bundter, som enzymer knytter til DNA) kan forårsage kræft ved at tænde for mange vækstfremmende gener eller slukke for tumorundertrykkende gener.

Hvilke slags faktorer flip disse epigenetiske omskiftere? Find ud af den næste side.

Flip den genetiske switch: Epigenetiske faktorer

Hvor meget står på spil i dine kostvalg? Måske mere end du tror, ​​givet de næringsmæssige faktorer involveret i epigenetiske forandringer.

Hvor meget står på spil i dine kostvalg? Måske mere end du tror, ​​givet de næringsmæssige faktorer involveret i epigenetiske forandringer.

Jo mere du ser på epigenetik, jo mere ser det ud til, at vores liv er lidt mere end en tjekliste over forskellige gener, der kan slukkes eller slukkes. Vil du ikke alder så hurtigt? Klik her. Pas på lidt fedme? Marker blot "ja" eller "nej" med en nr. 2 blyant. Selvfølgelig er kickeren, at vi stadig forsøger at finde ud af, hvilke faktorer der fører til hvilke svar på de genetiske Scantron-ark, som definerer vores liv.

-Egigenetiske ændringer, som så mange af vores vitale processer, falder til vores kroppe for at håndtere. Bare tænk tilbage til sidste gang du brændte middag eller havde de forkerte sokker på arbejde. Ønsker du virkelig direkte kontrol over dit hjerteslag eller hvordan dine gener udtrykkes? Nej, så din krop reagerer på dit miljø og tager sig af alt dette for dig. I mellemtiden er din hjerne (det vil sige dig) nødt til at beskæftige sig med sådanne vigtige problemløsende opgaver som at indsamle mad, avl og huske at slukke for jern. I vores fritid har vi dog gjort en stor indsats for at finde ud af, hvordan vores kroppe gør, hvad de gør. Som sådan har vi allerede fundet ud af, hvordan nogle faktorer forårsager epigenetiske ændringer.

Ernæring: Som det siger, er du hvad du spiser. Forskning har vist, at mangler eller overskud af mad under en persons barndom kan forårsage epigenetiske ændringer, der fører til diabetes, fedme og tidlig puberteten. Tilpasninger, der gav mening i en tid med hungersnød, kan så overføres til børn og børnebørn, der lever i en tid af masser. Gen bliver epigenetisk indstillet til at håndtere uønskede forhold og derefter viderebringe til afkom, der kan nyde comfier betingelser. Eksperimenter har også vist, hvordan fødevarer kan forårsage epigenetiske forandringer i livmoderen. Forskere har påvirket coat farver og afskrækket fedme hos mus ved at fodre moderen en sojirig diæt, som ændrer methylering [kilde: Ray].-

-Forældre: Epigenetikområdet fortsætter med at kaste lys over vigtigheden af ​​forældrenes pleje til mental sundhed. Eksperimenter har opdaget, at moder rotter, der sjældent gnager og plejer deres hvalpe bagvoksede afkom. Denne dårlige forældre ændrer faktisk gener, som kontrollerer produktionen af ​​stresshormoner. Dette er naturens måde at forberede unge på for et farligt miljø. Hos mennesker har forskere observeret methyleringsændringer i hjernen til selvmordsoffer. Områder i hippocampus, en del af hjernen, der kan påvirke humør, indeholdt gener, der var blevet slukket. Anslået en ud af hvert fem selvmordsofre led barnmisbrug, hvilket førte eksperter til at overveje en mulig sammenhæng mellem stressende opdragelser og epigenetiske ændringer [kilde: økonom].

-Resea-rch fortsætter med at afdække forbindelser mellem epigenetisk forandring og forskellige faktorer i vores omgivelser og kostvaner. Hvordan kan vi drage fordel af denne viden? Find ud af den næste side.

Dads, Cocaine and Fungicide

Mødre er ikke de eneste, der overgår epigenetiske ændringer til afkom. Forsøg med rotter har vist, at svampedræbende svampedræbende vinclozolin kan forårsage følsomhed over for kræft- og nyresvigt, som begge kan overføres til afkom gennem methyleringsændringer. I et lignende medicinsk eksperiment opdagede forskere, at kokainbrugende mus passerede hukommelsesproblemer på tre generationer af efterkommere takket være epigenetiske ændringer.

Epigenetikernes Fremtid

En videnskabelig forsker uddrager RNA fra embryonale stamceller i et laboratorium ved universitetet i Sao Paulo's menneskelige genomforskningscenter i Brasilien.

En videnskabelig forsker uddrager RNA fra embryonale stamceller i et laboratorium ved universitetet i Sao Paulo's menneskelige genomforskningscenter i Brasilien.

Da kendskabet til epigenomet vokser, fortsætter vi med at lære mere om, hvordan stofferne vi forbruger og de sociale situationer, vi beboer, påvirker vores geners udtryk. Forskere tænker allerede på hvordan organismer udvikler sig og hvordan træk videreføres fra forælder til afkom. Men på hvilket tidspunkt vil denne viden begynde at ændre den måde, vi lever på? På hvilket tidspunkt vil vi være i stand til at tage en pille og blokere eller blokere den rigtige kombination af gener for at forbedre vores livskvalitet?

-Hvis du slukker for ældning og finjustering af det menneskelige genom er temmelig imponerende muligheder, er epigenetikere langt mere interesserede i at finde måder at behandle epigenetiske sygdomme på. Som nogle kræftformer opstår på grund af deaktivering af tumorundertrykkende gener, har forskere arbejdet for at udvikle medicin, som reaktiverer dem. Lægemidlet azacitidin behandler for eksempel leukæmi på denne måde. At finde bare de rigtige dele af epigenomet til at behandle, kan imidlertid være som at finde en nål i en høstak. Og når forskere finder de områder, de vil påvirke, er epigenetiske lægemidler ikke så specifikke. De kan måske lykkes i at blokere eller blokere de gener, de ønskede at behandle, men også påvirke andre gener, hvilket resulterer i potentielt farlige bivirkninger.

Efter færdiggørelsen af ​​Human Genome Project, den Human Epigenome Project stræber for øjeblikket på at kortlægge omfanget af ændringer, der kan opstå mellem genom og fænotype. Men når det er færdigt, kan et epigenomisk kort også vise sig nyttigt til at bestemme, hvilke personer der er i fare for visse sygdomme og opmuntre de slags livsstilsændringer, som kan forhindre de forkerte gener i at tænde eller slukke.

Men mere end fremtidige lægemidler står på spil. Epigenetiske opdagelser tvinge også lægerne til at genoverveje eksisterende stoffer. Selv azacitidin, det første FDA-godkendte epigenomiske lægemiddel, blev tidligere anvendt til behandling af knoglemarvstamceller. Det var først efter opdagelsen af ​​dets epigenetiske virkninger, at læger udforskede dets anvendelser på andre områder.

Stamceller er også af central interesse for epigenetikere. Ved at studere de epigenetiske ændringer, der bestemmer hvordan celler udvikler sig, kan det til sidst blive muligt at diktere hvilken vævstype en stamcelle vil udvikle sig til. For mere information om konsekvenserne af dette, læs Sådan virker stamceller.

I mellemtiden jo mere vi ved om epigenetiske ændringer, jo mere indser vi sammenhængen mellem vores handlinger og ikke kun vores egne liv, men vores barns liv. Når vi skrælmer et andet genetisk lag for at finde ud af, hvem vi er, hvilke andre mysterier venter os?

Følg linkene på næste side for at lære mere om DNA.

-


Video Supplement: What is epigenetics? - Carlos Guerrero-Bosagna.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com