Le informazioni genetiche per un organismo sono codificate nel DNA dei cromosomi dell'organismo, ma ci sono altre influenze sul lavoro. Le sequenze di DNA che compongono un gene potrebbero non essere attive o potrebbero essere bloccate. Le caratteristiche di un organismo sono determinate dai suoi geni, ma se i geni stanno effettivamente creando la caratteristica codificata si chiama espressione genica.
Molti fattori possono influenzare l'espressione genica, determinando se il gene produce la sua caratteristica a tutti o talvolta solo debolmente . Quando l'espressione genica è influenzata da ormoni o enzimi, il processo è chiamato regolazione genica.
L'epigenetica studia la biologia molecolare della regolazione genica e le altre influenze epigenetiche sull'espressione genica. Fondamentalmente qualsiasi influenza che modifica l'effetto delle sequenze di DNA senza cambiare il codice del DNA è un argomento per l'epigenetica. L'epigenetica è il processo attraverso il quale sono contenute le istruzioni genetiche contenute nel DNA degli organismi influenzato da fattori non genetici Un gene si esprime facendo una copia di se stesso e inviandola nella cellula per produrre la proteina codificata nelle sue sequenze di DNA. La proteina, da sola o in combinazione con altre proteine, produce una specifica caratteristica dell'organismo. Se al gene viene impedito di produrre la proteina, la caratteristica dell'organismo non apparirà. L'epigenetica esamina come il gene può essere bloccato dalla produzione della sua proteina e come può essere riattivato se è bloccato. Tra i molti meccanismi epigenetici che possono influenzare l'espressione genica ci sono i seguenti: L'epigenetica studia come vengono espressi i geni, cosa influenza la loro espressione e i meccanismi che controllano i geni. Osserva lo strato di influenza sopra lo strato genetico e il modo in cui questo strato determina cambiamenti epigenetici Sebbene tutte le cellule di un organismo hanno lo stesso genoma, le cellule assumono funzioni diverse in base al modo in cui regolano i loro geni. A livello di organismo, gli organismi possono avere lo stesso codice genetico ma hanno un aspetto e un comportamento diversi. Nel caso degli umani, ad esempio, gemelli identici hanno lo stesso genoma umano ma appariranno e si comporteranno in modo leggermente diverso, a seconda delle alterazioni epigenetiche. Tali effetti epigenetici possono variare a seconda di molti fattori esterni, inclusi i seguenti: Ognuno di questi può essere un fattore epigenetico che promuove o interrompe l'espressione genica nelle cellule. Tale controllo epigenetico In ogni caso, l'espressione genica complessiva è cambiata. I fattori interni ed esterni sono richiesti per l'espressione genica o possono bloccare uno degli stadi. Se un fattore richiesto come un enzima necessario per la produzione di proteine è assente, la proteina non può essere prodotta. Se è presente un fattore bloccante, il corrispondente stadio di espressione genica non può funzionare e l'espressione di "the relevant gene is blocked.", 3, [[Epigenetica significa che un tratto codificato nelle sequenze di DNA di un gene potrebbe non apparire nell'organismo. Limitazioni epigenetiche all'accesso al DNA Il genoma è codificato in sottili molecole lunghe di sequenze di DNA che hanno essere avvolto strettamente in una complessa struttura della cromatina per adattarsi a piccoli nuclei cellulari. Per esprimere un gene, il DNA viene copiato tramite un meccanismo di trascrizione Le molecole di DNA sono avvolte attorno a proteine speciali chiamate istoni. Gli istoni possono essere cambiati in modo tale che il DNA sia avvolto più o meno strettamente. Tali modifiche agli istoni Oltre a limitare l'accesso ai geni, le proteine dell'istone possono essere modificate per legarsi più o meno strettamente al Le molecole di DNA si avvolgono attorno a loro nella struttura della cromatina. Tali modifiche dell'istone influenzano il meccanismo di trascrizione la cui funzione è quella di creare una copia dell'RNA dei geni da esprimere. Le modifiche all'istone che influenzano l'espressione genica in questo modo includono quanto segue: Quando gli istoni vengono cambiati in aumentare il legame, il codice genetico per un gene specifico non può essere trascritto e il gene non viene espresso. Quando il legame viene ridotto, è possibile effettuare più copie genetiche o semplificarle. Il gene specifico viene quindi espresso sempre più viene prodotta la sua proteina codificata. Dopo che le sequenze di DNA di un gene vengono copiate in una sequenza di RNA La catena di operazioni è la seguente: Le due funzioni chiave di una molecola di RNA sono trascrizione e traduzione. Oltre all'RNA utilizzato per copiare e trasferire le sequenze di DNA, le cellule possono produrre interferenze RNA La loro funzione è di interferire con la trascrizione e la traduzione, riducendo l'espressione genica. In questo modo, l'iRNA ha un effetto epigenetico. Durante la metilazione del DNA, gli enzimi chiamati metiltransferasi di DNA Quando le cellule si dividono, le sequenze di DNA del genoma della cellula vengono copiate in un processo chiamato replicazione del DNA Molti dei fattori che regolano l'espressione genica vengono persi quando il DNA viene copiato, ma molti dei modelli di metilazione del DNA vengono replicati nella copia Molecole di DNA Ciò significa che la regolazione dell'espressione genica causata dalla metilazione del DNA può essere ereditata Perché la metilazione del DNA risponde a fattori epigenetici come l'ambiente, la dieta, i prodotti chimici , stress, inquinamento, scelte di vita e radiazioni, le reazioni epigenetiche dall'esposizione a tali fattori possono essere ereditate attraverso la metilazione del DNA. Ciò significa che, oltre alle influenze genealogiche, un individuo è modellato dal comportamento dei genitori e dai fattori ambientali a cui sono stati esposti. Le cellule hanno geni che promuovono la divisione cellulare così come i geni che sopprimono la crescita cellulare rapida e incontrollata come nei tumori. I geni che causano la crescita dei tumori sono chiamati oncogeni I tumori umani possono essere causati dall'aumentata espressione degli oncogeni accoppiato con l'espressione bloccata dei geni soppressori del tumore. Se il modello di metilazione del DNA corrispondente a questa espressione genica viene ereditato, la prole può avere una maggiore suscettibilità al cancro. Nel caso di carcinoma del colon-retto L'epigenetica può anche essere usato per curare le malattie genetiche L'epigenetica ha un'influenza notevole sulla malattia, ma può anche influenzare altri tratti dell'organismo come il comportamento. In uno studio del 1988 presso la McGill University, Michael Meany osservò che i topi le cui madri si prendevano cura di loro leccando e prestando attenzione a loro si trasformarono in adulti calmi. I topi le cui madri li ignoravano diventavano adulti ansiosi. Un'analisi del tessuto cerebrale ha mostrato che il comportamento delle madri ha causato cambiamenti nella metilazione delle cellule cerebrali nei ratti neonati. Le differenze nella progenie di ratti erano il risultato di effetti epigenetici. Altri studi hanno esaminato l'effetto della carestia. Quando le madri furono esposte alla carestia durante la gravidanza, come nel caso dell'Olanda nel 1944 e nel 1945, i loro figli avevano una maggiore incidenza di obesità e malattia coronarica rispetto alle madri non esposte alla carestia. I rischi più elevati sono stati ricondotti alla riduzione della metilazione del DNA di un gene che produce un fattore di crescita simile all'insulina. Tali effetti epigenetici Gli effetti del comportamento che possono essere trasmessi dai genitori ai figli e in seguito possono includere i seguenti: Questi effetti sono il risultato di cambiamenti nella metilazione del DNA trasmessa alla prole, ma se questi fattori possono cambiare la metilazione del DNA nei genitori, i fattori che i bambini sperimentano possono cambiare la propria metilazione del DNA. A differenza del codice genetico, la metilazione del DNA nei bambini può essere modificata dal comportamento e dall'esposizione ambientale nella vita futura. Quando la metilazione del DNA è influenzata dal comportamento, i segni di metile sul DNA in cui i gruppi metilici possono legarsi possono cambiare e influenzare espressione genica in quel modo. Sebbene molti degli studi sull'espressione genica risalgano a molti anni fa, è solo più recentemente che i risultati sono stati collegati a un volume crescente di ricerca epigenetica
Epigenetica: definizione e panoramica
. Il metodo principale per i processi epigenetici è il controllo dell'espressione genica. Alcuni meccanismi di controllo sono temporanei, ma altri sono più permanenti e possono essere ereditati tramite eredità epigenetica
.
in che aspetto ha un organismo e come si comporta.
Come funziona la modifica epigenetica
è un altro modo per regolare l'espressione genica senza cambiare il codice genetico sottostante.
. La parte di una doppia elica del DNA che contiene il gene da esprimere è leggermente srotolata e una molecola di RNA crea una copia delle sequenze di DNA che compongono il gene.
possono causare la ferita delle molecole di DNA così forte che il meccanismo di trascrizione, costituito da enzimi speciali e aminoacidi, non riescono a raggiungere il gene da copiare. Limitare l'accesso a un gene attraverso la modifica dell'istone provoca il controllo epigenetico del gene.
Ulteriori modifiche dell'istone epigenetico
L'RNA può interferire con l'espressione genica
, la molecola di RNA lascia il nucleo. La proteina codificata nella sequenza genetica può essere prodotta da fabbriche di piccole cellule chiamate ribosomi.
o iRNA
. Questi sono brevi filamenti di sequenze di RNA chiamate RNA non codificanti
perché non hanno sequenze che codificano i geni.
La metilazione del DNA è un fattore importante nell'espressione genica
attaccano i gruppi metilici alle molecole di DNA. Per attivare un gene e iniziare il processo di trascrizione, una proteina deve attaccarsi alla molecola di DNA vicino all'inizio. I gruppi metilici sono collocati nei punti in cui una proteina di trascrizione normalmente si legherebbe, bloccando così la funzione di trascrizione.
. Lo stesso processo viene utilizzato per creare spermatozoi e cellule uovo negli organismi superiori.
anche se le sequenze di DNA sottostanti rimangono invariate.
Esempi di epigenetica: Malattie
e quelli che prevengono i tumori sono chiamati geni soppressori del tumore
.
, può essere superato un modello di metilazione del DNA difettoso dai genitori alla prole. Secondo uno studio e un articolo del 1983 di A. Feinberg e B. Vogelstein, il modello di metilazione del DNA nei pazienti con carcinoma del colon-retto ha mostrato un aumento della metilazione e il blocco dei geni soppressori del tumore con una ridotta metilazione degli oncogeni.
. Nella sindrome dell'X fragile, manca un gene del cromosoma X che produce una proteina regolatrice chiave. L'assenza della proteina significa che la proteina BRD4, che inibisce lo sviluppo intellettuale, viene prodotta in eccesso in modo incontrollato. I farmaci che inibiscono l'espressione di BRD4 possono essere usati per trattare la malattia.
Esempi di epigenetica: comportamento
possono essere ereditati da diverse generazioni.
. Questa ricerca mostra che il ruolo dell'epigenetica può avere un'influenza tanto potente sugli organismi quanto il codice genetico sottostante.
