Epiģenētika nodarbojas ar gēnu aktivitātes maiņu, nemainot gēna DNS secību. Daudzi procesi organismā balstās uz epiģenētikas procesiem. Jaunākie pētījumu rezultāti pierāda to nozīmi organisma modificēšanā spēju ietekmēt vidi.
Kas ir epigenētika?
Termins epigenetics papildus iedzimtībai (ģenētikai) apraksta arī gēnu aktivitātes izmaiņas. Tas nozīmē, ka gēna ģenētiskais kods ir fiksēts, bet ne vienmēr tiek piemērots. Epiģenētika nodarbojas ar DNS genoma funkcijas izmaiņām, kuras neizraisa izmaiņas DNS secībā.
Katrā dzīvās būtnes šūnā ir viena un tā pati ģenētiskā programma. Tomēr tā attīstības laikā notiek orgānu un dažādu audu diferenciācija. Piemēram, asins šūnām ir tāda pati iedzimta informācija kā nieru šūnām. Divos šūnu tipos ir aktīvi tikai dažādi gēni. Šūnu diferenciācija ir izskaidrojama ar epiģenētiskiem procesiem, kas izpaužas ar gēnu aktivizēšanu vai inaktivāciju.
Nediferencētas šūnas ir tā saucamās cilmes šūnas, kuras klonēšanas rezultātā var attīstīties par jaunu, ģenētiski identisku organismu. Tomēr diferencētās šūnas var arī pārveidot atpakaļ cilmes šūnās, apvēršot epiģenētiskās izmaiņas.
Funkcija un uzdevums
Pēc katras šūnas dalīšanas epigenēze pakāpeniski maina ģenētisko informāciju šūnā. Atsevišķus gēnus inaktivizē ar DNS metilēšanu.
Vēl viena iespēja ir marķēt DNS, izmantojot tā saukto histona acetilēšanu. Divus metrus garā DNS virkne ir izsaiņota sīkā šūnas kodolā un noteiktos punktos marķēta. Tas garantē, ka tiek nolasīta tikai informācija, kas attiecas uz šūnas tipu. Gan metilēšanu, gan histonu acetilēšanu kontrolē bioķīmiski līdzekļi.
Katram organismam, ieskaitot cilvēkus, ir daudz tā saukto epigrammu. Papildu ģenētiskie kodi, kas nosaka organisma modifikāciju, tiek uzskatīti par epigrammām. Dzīves laikā organisms arvien vairāk mainās apkārtējās vides ietekmē. Ģenētiskais kods tiek saglabāts, bet arvien svarīgāka kļūst ārējā ietekme.
Vides ietekmē ietilpst uzturs, stresa faktori, sociālie kontakti, vides toksīni vai pat pieredze, kas ir nostiprināta cilvēka psihē. Ir zināms, ka ķermenis reaģē uz šiem faktoriem un uzkrāj pieredzi, lai varētu vajadzības gadījumā reaģēt.
Saskaņā ar jaunākiem atklājumiem visa mijiedarbība starp organismu un vidi tiek kontrolēta epiģenētiski. Rezultātā ārējo izskatu (fenotipu), raksturu un uzvedību būtiski ietekmē epiģenētiski procesi.
Identisko dvīņu atšķirīgā attīstība dažādās ārējās ietekmes ietekmē parāda, cik spēcīgs var būt nospiedums. Vēl viens piemērs var būt fiziskas pārmaiņas dzīvā dzimuma maiņas dēļ, kas notiek bez medikamentu ievadīšanas. Albānijas burrneshas (sievietes, kas dzīvo vīrieša dzīvi) ietver Liecība par to.
Daži pētījumi liecina, ka iegūtās īpašības var nodot tālāk. Pamatģenētiskais kods tiek nodots tālāk, bet papildu ģenētiskās izmaiņas (epiģenētiskās izmaiņas) daļēji tiek nodotas arī pēcnācējiem, saglabājot noteikto gēnu DNS secību.
Slimības un kaites
Epiģenētikas ietekme uz fenotipu un cilvēku uzvedību kļūst arvien skaidrāka. Jaunie pētījumu rezultāti norāda uz epiģenētisko procesu nozīmi cilvēku veselībā.
Piemēram, daudzām slimībām ir ģenētiska prepozīcija. Tie rodas ģimenēs. Piemēri ir cukura diabēts, sirds un asinsvadu slimības, reimatiskas slimības un demence. Šeit dzīvesveidam ir liela loma jautājumā par to, vai attiecīgā slimība vispār izdalās. Piemēram, identiskos dvīņos tika atklāts, ka Alcheimera slimība ir ļoti atkarīga no vides, neskatoties uz tās ģenētisko prepozīciju.
Izmantojot epigenētiku, bija iespējams arī noskaidrot, kāpēc, piemēram, zaļā tēja ir tik veselīga. Tējas aktīvā viela epigallokatehīn-3-galāts (EGCG) aktivizē gēnu, kas kodē vēzi novēršo enzīmu. Gados vecākiem cilvēkiem šis gēns bieži tiek metilēts un tāpēc neaktīvs. Tas palielina vēža attīstības iespējamību vecumdienās. Tomēr, patērējot zaļo tēju, vēža iespējamība atkal samazinās.
Piemēram, bišu jomā karaliene ģenētiski neatšķiras no strādniekiem. Bet, tā kā viņa ir vienīgais dzīvnieks, kuru baro ar peru pieniņu, viņa pārtapa par bišu karalieni. Ar viņu daudzi mēmi gēni tiek atkārtoti aktivizēti specifiska bioloģiskā aģenta dēļ.
Cilvēkiem, cita starpā, nelabvēlīgi sociālie apstākļi vēlāk noved pie personības traucējumiem. Mūsdienās jāpieņem, ka daudzas psihiskas un psiholoģiskas slimības izraisa epiģenētiski procesi. Cilvēka epigenomā tiek saglabātas arī traumas, kas vēlāk ietekmē personības struktūru.
Jaunie zinātniskie pētījumi parādīja, ka traumētu cilvēku genomā rodas daudz kļūdu. Pēc veiksmīgas terapijas šīs kļūdas atkal pazuda.
Pastāv arī epiģenētiskas izmaiņas, kas tiek nodotas pēcnācējiem un kas padara viņus ģenētiski noslieci uz noteiktām slimībām. Piemēram, Zviedrijas pētījumā par cilvēkiem tika pārbaudīta saistība starp pārtikas pieejamību un noslieci uz slimībām nākamajās paaudzēs.
Ģenētiķi Marcus Pembrey un Lars Olov Bygren atklāja, ka vectēvu mazbērni vīrieši, kuriem bija daudz jāēd, vienmēr bija pakļauti diabētam. Šeit, iespējams, notika dzimuma hromosomu epiģenētiskās izmaiņas.
Pat traumēti cilvēki var nodot epiģenētiskās izmaiņas nākamajām paaudzēm. Turpmākiem pētījumiem epiģenētikas jomā vajadzētu palīdzēt atklāt un apgriezt slimības izraisošās epiģenētiskās izmaiņas.
