14.10
Regulacja epigenetyczna
Regulacja epigenetyczna odnosi się do zmian w ekspresji genów, które mogą być dziedziczone bez zmian w sekwencji genetycznej. Dzieje się to w normalnym toku rozwoju i może być również spowodowane czynnikami środowiskowymi, takimi jak dieta, narażenie na substancje toksyczne i stres.
Regulacja epigenetyczna zachodzi poprzez trzy główne mechanizmy: metylację DNA, modyfikację histonów i procesy oparte na RNA.
W metylacji DNA grupy metylowe, CH3, są dodawane do określonych zasad. Zmienia to zdolność białek regulatorowych, takich jak czynniki transkrypcyjne, do wiązania się z DNA. Zwykle uniemożliwia transkrypcję genu.
Modyfikacja histonów polega na dodawaniu grup chemicznych, takich jak grupy metylowe lub acetylowe, do białek histonowych, wokół których DNA owija się, tworząc chromatynę. Modyfikacje te wpływają na to, jak ciasno pofałdowana jest chromatyna. Albo otwierając go, ułatwiając transkrypcję, albo kondensując, hamując transkrypcję.
Różne typy RNA mogą również mieć działanie epigenetyczne, w tym mikro-RNA i małe interferujące RNA, które mogą zmieniać strukturę chromatyny. I informacyjny RNA, który może być metylowany, zmieniając translację genów.
Niezależnie od mechanizmu, modyfikacje te są przekazywane komórkom potomnym, a czasem nawet przekazywane z pokolenia na pokolenie, tworząc długoterminowe zmiany fenotypowe bez zmian w genomie.
Mechanizmy epigenetyczne odgrywają zasadniczą rolę w zdrowym rozwoju. I odwrotnie, precyzyjnie regulowane mechanizmy epigenetyczne ulegają zakłóceniom w przypadku chorób takich jak rak.
U większości ssaków samice mają dwa chromosomy X (XX), podczas gdy samce mają chromosomy X i Y (XY). Chromosom X zawiera znacznie więcej genów niż chromosom Y. Dlatego, aby zapobiec nadmiernej ekspresji genów związanych z chromosomem X u kobiet, jeden z dwóch chromosomów X jest losowo wyciszany na wczesnym etapie rozwoju. Proces ten, zwany inaktywacją chromosomu X, jest regulowany przez metylację DNA. Naukowcy odkryli większą metylację DNA w miejscach promotorów genów na nieaktywnym chromosomie X niż w jego aktywnym odpowiedniku. Metylacja DNA zapobiega przyłączaniu się mechanizmu transkrypcyjnego do regionu promotora, hamując w ten sposób transkrypcję genu.
Nieprawidłowa metylacja DNA odgrywa ważną rolę w przypadku raka. Region promotorowy większości genów zawiera odcinki nukleotydów cytozyny i guaniny połączone grupą fosforanową. Regiony te nazywane są wyspami CpG. W zdrowych komórkach wyspy CpG nie są metylowane. Jednakże w komórkach nowotworowych wyspy CpG w regionach promotorowych genów supresorowych nowotworu lub regulatorów cyklu komórkowego są nadmiernie metylowane. Metylacja wyłącza ekspresję tych genów, umożliwiając komórkom nowotworowym szybki i niekontrolowany podział.
Regulacja epigenetyczna odnosi się do zmian w ekspresji genów, które mogą być dziedziczone bez zmian w sekwencji genetycznej. Dzieje się to w normalnym toku rozwoju i może być również spowodowane czynnikami środowiskowymi, takimi jak dieta, narażenie na substancje toksyczne i stres.
Regulacja epigenetyczna zachodzi poprzez trzy główne mechanizmy: metylację DNA, modyfikację histonów i procesy oparte na RNA.
W metylacji DNA grupy metylowe, CH3, są dodawane do określonych zasad. Zmienia to zdolność białek regulatorowych, takich jak czynniki transkrypcyjne, do wiązania się z DNA. Zwykle uniemożliwia transkrypcję genu.
Modyfikacja histonów polega na dodawaniu grup chemicznych, takich jak grupy metylowe lub acetylowe, do białek histonowych, wokół których DNA owija się, tworząc chromatynę. Modyfikacje te wpływają na to, jak ciasno pofałdowana jest chromatyna. Albo otwierając go, ułatwiając transkrypcję, albo kondensując, hamując transkrypcję.
Różne typy RNA mogą również mieć działanie epigenetyczne, w tym mikro-RNA i małe interferujące RNA, które mogą zmieniać strukturę chromatyny. I informacyjny RNA, który może być metylowany, zmieniając translację genów.
Niezależnie od mechanizmu, modyfikacje te są przekazywane komórkom potomnym, a czasem nawet przekazywane z pokolenia na pokolenie, tworząc długoterminowe zmiany fenotypowe bez zmian w genomie.
Explore More Videos
From Chapter 14:
Now Playing
14.10 : Regulacja epigenetyczna
Gene Expression
29.7K Views
14.1 : Co to jest ekspresja genów?
Gene Expression
138.7K Views
14.2 : Centralny dogmat
Gene Expression
121.1K Views
14.3 : Czynniki transkrypcyjne
Gene Expression
71.6K Views
14.4 : Struktura RNA
Gene Expression
70.6K Views
14.5 : Stabilność RNA
Gene Expression
32.5K Views
14.6 : Przetwarzanie pre-mRNA
Gene Expression
49.9K Views
14.7 : Rodzaje RNA
Gene Expression
62.4K Views
14.8 : MikroRNA
Gene Expression
22.0K Views
14.9 : Splicing RNA
Gene Expression
54.3K Views
14.11 : Interferencja RNA
Gene Expression
25.6K Views
14.12 : Operony
Gene Expression
45.1K Views