Hoe Epigenetica Werkt

{h1}

Epigenetica bestudeert hoe omgevingsfactoren de genexpressie kunnen beïnvloeden. Epigenetica kan zelfs verklaren waarom identieke tweelingen niet identiek zijn.

Tenzij je toevallig een identieke broer of zus hebt of een -paar kent, is de kans groot dat je kennis van een tweeling gedeeltelijk gebaseerd is op fictie. Ze zijn overal in sub, pulp en populaire cultuur, en het is moeilijk om de artiesten de schuld te geven door ze naar de foto te slepen. Immers, is er voor een soort die geobsedeerd is door identiteit, een meer verleidelijk raadsel dan dat je over een tafel naar een fysiek duplicaat van jezelf kijkt?

Als je zelfs een paar fictieve afbeeldingen van een tweeling hebt gezien, heb je waarschijnlijk gemerkt dat de presentatie neigt naar het ene uiterste of het andere. Of de tweeling is griezelig hetzelfde (zoals de kleine meisjes in "The Shining") of opmerkelijk anders (zoals de dominante en onderdanige tweelinggynaecologen in "Dead Ringers"). Wanneer twee menselijke wezens er zo op lijken, zijn de dingen die ze anders maken net zo verwarrend als die ze op elkaar laten lijken.

DNA speelt een centrale rol in moderne opvattingen over identiteit, maar naarmate ons begrip van de genetische wetenschap verbetert, groeit ook ons ​​begrip van wat ons maakt wie we zijn. Mensen zijn al lang bezig met een debat van de natuur versus opvoeding, een dilemma met ondertonen van het lot versus de vrije wil. Ben jij de persoon die je bent omdat je zo geboren bent of vanwege de wereld waarin je bent opgegroeid?

Het is duidelijk dat als een identieke tweeling opgroeit in de sloppenwijken van het kasteel en de andere opgroeit in het paleis van de koning, ze zich waarschijnlijk kunnen ontwikkelen tot nogal verschillende mensen, ongeacht hoe vergelijkbaar hun genen zijn. Het vakgebied van epigenetica voegt nieuwe brandstof toe aan deze kwestie door licht te werpen op hoe milieu, voeding en sociale omstandigheden van invloed zijn op hoe genen tot expressie worden gebracht. Werd de tweeling in het paleis opgevoed door een beledigende stiefmoeder? Had de tweeling in de sloppenwijken te kampen met een huis vol pijprook? Eet men pap terwijl de ander zich tegoed doet aan vette desserts? Deze factoren kunnen epigenetische veranderingen veroorzaken die de manier waarop de genen van elke tweeling worden uitgedrukt, veranderen. Zelfs een verschil in dieet zou een tweeling in gevaar kunnen brengen voor kanker en de ander in het ongewisse laten.

-In dit artikel zullen we onderzoeken hoe dit fascinerende gebied van de genetica werkt, hoe epigenetische veranderingen ons leven beïnvloeden en wat de toekomst kan bevatten.

Methylering: van genoom naar fenotype

DNA kan een genetisch plan voor je opleveren, maar verschillende factoren beïnvloeden hoe dat plan zal worden uitgedrukt.

DNA kan een genetisch plan voor je opleveren, maar verschillende factoren beïnvloeden hoe dat plan zal worden uitgedrukt.

Heb je ooit een flight simulator-videogame gespeeld? Het spel heeft mogelijk verschillende realisme-instellingen aangeboden die gamers in staat stellen te kiezen hoe "echt" hun spelervaring zal zijn. Vaak kun je midairbotsingen in- en uitschakelen, of beslissen of je geen munitie of gas meer hebt. De standaardinstellingen kunnen ergens liggen tussen pure simulator en arcade shoot-'em-up, maar de game heeft het potentieel om realistischer te zijn, afhankelijk van of je de juiste opties kiest.

Het blijkt dat onze genen op een vergelijkbare manier werken. Als ons geaccumuleerd genetisch materiaal (of genoom) dient als ons programma, onze spelervaring is onze fenotype, de waarneembare kenmerken van een organisme. Een groot aantal factoren veroorzaakt op hun beurt de epigenetische processen die verschillende genen in- en uitschakelen.

Wetenschappers hebben in de jaren veertig van de vorige eeuw de term 'epigenetisch' (wat letterlijk 'boven het genoom betekent') bedacht als een manier om veranderingen die zich tussen genoom en fenotype hebben voorgedaan, te classificeren. Waarom zou bijvoorbeeld slechts één identieke tweeling kanker ontwikkelen en niet - beide? In een zoektocht om te begrijpen wat er gebeurde, keken wetenschappers nader naar de relatie tussen DNA en cellulaire ontwikkeling.

-DNA bevindt zich in de kern van een cel, een meesterprogramma in het midden van elk klein stukje dat ons maakt wie we zijn. Enzymen hechten koolstof- en waterstofbundels (CH3-) geroepen methylgroepen naar het DNA, vaak in de buurt van het begin van een gen - dezelfde plaats waar eiwitten hechten om het gen te activeren. Als het eiwit zich niet kan hechten vanwege een blokkerende methylgroep, blijft het gen meestal uit. Wetenschappers noemen dit specifieke epigenetische proces methylatie. De ordening van deze bundels kan drastisch veranderen in de loop van een mensenleven, maar kan ook permanent worden ingesteld tijdens de embryo-ontwikkeling. Het hangt allemaal af van de verschillende factoren die de verdeling van methylgroepen kunnen beïnvloeden.

Hoewel epigenetische wetenschappers het grootste deel van hun onderzoek hebben gewijd aan methylatie, hebben ze veel verschillende soorten epigenetische processen geïdentificeerd. Chromatin modificatie cijfers zwaar tussen deze processen. In de kern spint DNA rond bundels van histon eiwitten om te vormen chromatine, dat op zijn beurt chromosomen vormt. Verander de structuur van het chromatine en verander de genexpressie. Verschillende chemische groepen bereiken dit doel door zich te hechten aan de histonen.

Welke invloed heeft dit alles op het debat over natuur versus opvoeding? Ontdek op de volgende pagina.

Penseel op DNA

Ben je een beetje wazig over genetisch onderzoek? Laten we het allemaal voor u bespreken in Hoe DNA werkt en hoe cellen werken.

De Epigenetische spin op de natuur versus opvoeding

Zijn we verslaafd aan onze genen die we van onze ouders krijgen, of kunnen we ons losmaken met epigenetische verandering?

Zijn we verslaafd aan onze genen die we van onze ouders krijgen, of kunnen we ons losmaken met epigenetische verandering?

Het is de helft van de tijd in de play-off van de grote natuur versus opvoeding. Laten we de score verlagen. Het feit dat we grotendeels gebaseerd zijn op de genen die we van onze ouders erven, is zeker een punt voor de natuur, maar het feit dat ons dagelijks leven epigenetische veranderingen kan beïnvloeden, zet zeker een rol in het koesteren.Interessant is dat het volgende weinige feit de das niet breekt - het scoort een punt voor beide partijen. Op basis van wat we nu weten, lijkt het erop dat ten minste enkele epigenetische veranderingen erfelijk zijn.

-Ga even terug naar de analogie van de videogame. Je ouders geven niet alleen het centrale programma aan jou door, maar ook enkele van de eigenlijke spelinstellingen die ze gebruikten. Sommige chromatine-modificaties worden overgebracht naar nieuw gesynthetiseerd DNA en eiwitten. Zoals je je misschien kunt voorstellen, heeft het vooruitzicht van overgeërfde epigenetische veranderingen een enorme invloed op ons begrip van evolutie. Wetenschappers hebben zelfs de theorieën herzien die ze eerder in diskrediet hadden gebracht, zoals die van de 18e-eeuwse wetenschapper Jean-Baptiste Lamarck. Hoewel recente bevindingen de theorie van Lamarck niet volledig ondersteunen, dat de halzen van giraffen in de loop van generaties lang reikhalzend naar voedsel reikten, is een deel van het bewijsmateriaal zeker Lamarckian.

Neem bijvoorbeeld de watervlo. In een omgeving waarin het roofdier zwaar is, ontwikkelen de wezens grote, verdedigende stekels - een eigenschap die hun nakomelingen ook ontwikkelen, zelfs als ze in een roofdiervrije omgeving worden gehouden. Dit proces wordt genoemd transgenerationele epigenetische erfenis. Mensen hoeven niet te kampen hebben met groeiende defensieve stekels omdat vader zich bedreigd voelde, maar studies hebben aangetoond dat verschillende gedrags- en gezondheidsomstandigheden te wijten zijn aan geërfde epigenetische veranderingen.

Epigenetische veranderingen laten ook toe stamcellen om zich te ontwikkelen tot gespecialiseerde cellen, zoals die in de hersenen. Hoewel organismen afhankelijk zijn van dit vitale proces, dragen epigenetische veranderingen ook bij aan ziektes. In sommige gevallen zijn het gen of de genen die worden ingeschakeld die welke zijn geassocieerd met slopende ziektes, zoals Angelman-syndroom. In andere gevallen zetten epigenetische veranderingen een echt belangrijk gen uit. Om het videogamebestand opnieuw te gebruiken, is er een bepaald aantal instellingen dat goed werkt voor een organisme, maar het inschakelen van te weinig of te veel opties kan leiden tot een zeer onbevredigende speelervaring. Wetenschappers denken zelfs dat ze afnemen en toenemen methylatie (chemische bundels die enzymen aan DNA hechten) kan kanker veroorzaken, door te veel groeibevorderende genen aan te zetten of tumor-onderdrukkende genen uit te schakelen.

Welke soorten factoren keren over op deze epigenetische schakelaars? Ontdek op de volgende pagina.

Flipping the Genetic Switch: Epigenetic Factors

Hoeveel staat u op het spel in uw voedingskeuzes? Misschien meer dan je denkt, gezien de voedingsfactoren die betrokken zijn bij epigenetische verandering.

Hoeveel staat u op het spel in uw voedingskeuzes? Misschien meer dan je denkt, gezien de voedingsfactoren die betrokken zijn bij epigenetische verandering.

Hoe meer je naar epigenetica kijkt, hoe meer het lijkt dat ons leven weinig meer is dan een checklist van verschillende genen die kunnen worden in- of uitgeschakeld. Wil je niet zo snel ouder worden? Klik hier. Zorg voor een beetje overgewicht? Markeer "ja" of "nee" met een potlood van nr. 2. Natuurlijk is de kicker dat we nog steeds proberen uit te vinden welke factoren leiden tot welke antwoorden op de genetische Scantron-sheets die ons leven bepalen.

- Aangepaste veranderingen, zoals zoveel van onze vitale processen, vallen in onze lichamen om mee om te gaan. Denk maar terug aan de laatste keer dat je het avondeten verbrandde of de verkeerde sokken droeg om te werken. Wilt u echt directe controle over uw hartslag of hoe uw genen tot uiting komen? Nee, dus uw lichaam reageert op uw omgeving en zorgt voor dit alles voor u. Ondertussen gaat je brein (dat wil zeggen jij) zich bezighouden met essentiële taakoplossende taken als het verzamelen van voedsel, fokken en onthouden om het strijkijzer uit te zetten. In onze vrije tijd hebben we echter veel moeite gedaan om uit te zoeken hoe onze lichamen doen wat ze doen. Als zodanig hebben we al uitgezocht hoe sommige factoren epigenetische veranderingen veroorzaken.

Voeding: Zoals het gezegde luidt, ben je wat je eet. Onderzoek heeft aangetoond dat tekorten of excessen van voedsel tijdens iemands kinderjaren epigenetische veranderingen kunnen veroorzaken die leiden tot diabetes, obesitas en vroege puberteit. Aanpassingen die zinvol zijn tijdens een hongersnood kunnen dan worden overgedragen aan kinderen en kleinkinderen die in een tijd van overvloed leven. Genen worden epigenetisch ingesteld om te gaan met ongunstige omstandigheden en vervolgens door te geven aan nakomelingen die kunnen genieten van betere omstandigheden. Experimenten hebben ook aangetoond hoe voedingsmiddelen epigenetische veranderingen in de baarmoeder kunnen veroorzaken. Wetenschappers hebben de vachtkleuren beïnvloed en de obesitas bij muizen afgeschrikt door de moeder een soja-rijk dieet te geven, wat de methylatie verandert [bron: Ray].-

-parenting: Het gebied van de epigenetica blijft licht werpen op het belang van ouderlijke zorg voor de geestelijke gezondheid. Experimenten hebben ontdekt dat moederratten die hun pups niet vaak verzorgen en verzorgen, angstige nakomelingen achterlaten. Dit arme ouderschap verandert eigenlijk genen die de productie van stresshormonen regelen. Dit is de manier van de natuur om jongeren voor te bereiden op een potentieel gevaarlijke omgeving. Bij mensen hebben wetenschappers methyleringsveranderingen waargenomen in de hersenen van zelfmoordslachtoffers. Gebieden van de zeepaardje, een deel van de hersenen dat de stemming kan beïnvloeden, bevatte genen die waren uitgeschakeld. Naar schatting één op de vijf zelfmoordslachtoffers liep kindermishandeling op, waardoor experts een mogelijke correlatie tussen stressvolle opvoeding en epigenetische verandering [bron: Economist] in overweging namen.

-Resea-rch blijft de verbanden leggen tussen epigenetische verandering en verschillende factoren in onze omgevingen en diëten. Hoe kunnen we van deze kennis profiteren? Ontdek op de volgende pagina.

Vaders, cocaïne en fungicide

Moeders zijn niet de enigen die epigenetische veranderingen doorgeven aan hun nakomelingen. Experimenten met ratten hebben aangetoond dat het gewas fungicide vinclozolin gevoeligheid voor kanker en nierdefecten kan veroorzaken, die beide kunnen worden overgedragen aan nakomelingen via methyleringsveranderingen. In een vergelijkbaar medisch experiment ontdekten onderzoekers dat cocaïne-gebruikende muizen geheugenproblemen overdroegen aan drie generaties nakomelingen dankzij epigenetische veranderingen.

De toekomst van de epigenetica

Een wetenschappelijk onderzoeker haalt het RNA uit embryonale stamcellen in een laboratorium, aan het onderzoekscentrum voor menselijk genoom van de Universiteit van Sao Paulo in Brazilië.

Een wetenschappelijk onderzoeker haalt het RNA uit embryonale stamcellen in een laboratorium, aan het onderzoekscentrum voor menselijk genoom van de Universiteit van Sao Paulo in Brazilië.

Naarmate de kennis van het epigenoom groeit, blijven we meer leren over hoe de stoffen die we consumeren en de sociale situaties waarin we wonen van invloed zijn op de manier waarop onze genen tot expressie komen. Wetenschappers zijn al bezig met het herdenken van de manier waarop organismen evolueren en hoe eigenschappen worden overgedragen van ouder op nageslacht. Maar wanneer begint deze kennis de manier waarop we leven te veranderen? Op welk moment kunnen we een pil nemen en de juiste combinatie van genen blokkeren of deblokkeren om onze levenskwaliteit te verbeteren?

-Terwijl veroudering en verfijning van het menselijk genoom een ​​behoorlijk ontzagwekkende mogelijkheid zijn, zijn epigenetici veel meer geïnteresseerd in het ontdekken van manieren om epigenetische ziekten te behandelen. Omdat sommige kankers optreden als gevolg van de deactivering van tumoronderdrukkende genen, hebben onderzoekers zich ingespannen om medicijnen te ontwikkelen die hen reactiveren. Het geneesmiddel azacitidine, bijvoorbeeld, behandelt leukemie op deze manier. Het vinden van precies de juiste delen van het epigenoom om te behandelen kan echter zijn als het vinden van een speld in een hooiberg. En zodra onderzoekers de gebieden vinden die ze willen beïnvloeden, zijn epigenetische geneesmiddelen niet zo specifiek. Ze kunnen erin slagen de genen die ze wilden behandelen te blokkeren of deblokkeren, maar ze kunnen ook andere genen beïnvloeden, wat kan leiden tot potentieel gevaarlijke bijwerkingen.

Na de voltooiing van het Human Genome Project, de Human Epigenome Project werkt momenteel aan het in kaart brengen van de reikwijdte van veranderingen die kunnen optreden tussen genoom en fenotype. Eenmaal voltooid, kan een epigenomische kaart echter ook nuttig zijn om te bepalen welke personen een bepaald risico lopen op bepaalde ziekten en om het soort veranderingen in levensstijl aan te moedigen dat kan voorkomen dat de verkeerde genen in- of uitgeschakeld worden.

Maar meer dan toekomstige geneesmiddelen staan ​​op het spel. Epigenetische ontdekkingen dwingen artsen ook om bestaande geneesmiddelen opnieuw te onderzoeken. Zelfs azacitidine, het eerste door de FDA goedgekeurde epigenomicum, werd eerder gebruikt om beenmergstamcelaandoeningen te behandelen. Het was pas na de ontdekking van de epigenetische effecten dat artsen het gebruik ervan op andere gebieden verkenden.

Stamcellen zijn ook van groot belang voor epigenetici. Door de epigenetische veranderingen te bestuderen die bepalen hoe cellen zich ontwikkelen, kan het uiteindelijk mogelijk worden om te dicteren naar welk weefseltype een stamcel zich zal ontwikkelen. Lees Hoe stamcellen werken voor meer informatie over de implicaties hiervan.

In de tussentijd, hoe meer we weten over epigenetische veranderingen, hoe meer we de correlatie realiseren tussen onze acties en niet alleen ons eigen leven, maar ook het leven van onze kinderen. Als we een andere genetische laag weghalen om erachter te komen wie we zijn, welke andere mysteries wachten ons dan?

Volg de links op de volgende pagina om nog meer te weten te komen over DNA.

-


Video Supplement: Genetische verschillen bij eeneiige tweelingen (epigenetica).




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com