Back to chapter

14.10:

Epigenetische regulatie

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Epigenetic Regulation

Languages

Share

– [Instructeur] Epigenetische regulatie verwijst naar veranderingen in genexpressie die kunnen worden geërfd zonder veranderingen in de genetische volgorde. Dit gebeurt tijdens de normale ontwikkeling, en kan ook worden veroorzaakt door omgevingsfactoren zoals, voeding, blootstelling aan giftige stoffen en stress. Epigenetische regulatie vindt plaats via drie hoofdmechanismen. DNA-methylatie, histon-modificatie en op RNA gebaseerde processen. Bij DNA-methylatie worden methyl, CH3-groepen aan specifieke basen toegevoegd. Dit verandert het vermogen van regulerende eiwitten, zoals transcriptiefactoren, om aan DNA te binden, waardoor meestal wordt voorkomen dat het gen wordt getranscribeerd. Histone-modificatie omvat toevoeging van chemische groepen zoals methyl- of acetylgroepen, voor de histone-eiwitten, waar DNA zich omheen wikkelt om chromatine te vormen. Deze wijzigingen beïnvloeden hoe strak chromatine wordt gevouwen Ofwel het te openen, waardoor het gemakkelijker wordt getranscribeerd, of het te condenseren, de remming van de transcriptie. Verschillende soorten RNA kunnen ook epigenetische effecten hebben. Inclusief MicroRNA’s en kleine storende Rna’s, die de chromatine structuur en het Messenger-RNA kunnen veranderen, dat kan worden gemethyleerd, waardoor gen-translatie verandert. Wat het mechanisme ook is, deze wijzigingen worden aan dochtercellen doorgegeven. En soms zelfs doorgegeven door generaties van individuen, het creëren van langdurige fenotypische veranderingen zonder veranderingen in het genoom.

14.10:

Epigenetische regulatie

Epigenetische mechanismen spelen een essentiële rol bij een gezonde ontwikkeling. Nauwkeurig gereguleerde epigenetische mechanismen worden verstoord bij ziekten zoals kanker.

Bij de meeste zoogdieren hebben vrouwen twee X-chromosomen (XX), terwijl mannen een X- en een Y-chromosoom (XY) hebben. Het X-chromosoom bevat significant meer genen dan het Y-chromosoom. Om een overmaat aan X-chromosoomgebonden genexpressie bij vrouwen te voorkomen, wordt daarom een van de twee X-chromosomen willekeurig stilgelegd tijdens de vroege ontwikkeling. Dit proces wordt X-chromosoom-inactivatie genoemd en wordt gereguleerd door DNA-methylatie. Wetenschappers hebben een grotere DNA-methylatie gevonden op genpromotorplaatsen op het inactieve X-chromosoom dan zijn actieve tegenhanger. DNA-methylering voorkomt dat de transcriptiemachinerie zich aan het promotorgebied hecht, waardoor gentranscriptie wordt geremd.

Abnormale DNA-methylering speelt een belangrijke rol bij kanker. Het promotorgebied van de meeste genen bevat stukjes cytosine en guanine-nucleotiden die verbonden zijn door een fosfaatgroep. Deze regio's worden CpG-eilanden genoemd. In gezonde cellen zijn CpG-eilanden niet gemethyleerd. In kankercellen zijn CpG-eilanden in de promotorgebieden van tumorsuppressorgenen of celcyclusregelaars echter overmatig gemethyleerd. Methylering schakelt de expressie van deze genen uit, waardoor kankercellen zich snel en ongecontroleerd kunnen delen.

Suggested Reading

Weinhold, Bob. “Epigenetics: The Science of Change.” Environmental Health Perspectives 114, no. 3 (March 2006): A160–67. [Source]

Gudsnuk, Kathryn, and Frances A. Champagne. “Epigenetic Influence of Stress and the Social Environment.” ILAR Journal 53, no. 3–4 (December 2012): 279–88. [Source]

Simmons, Danielle “Epigenetic influence and disease.” Nature Education 1 no. 1 (2008):6  [Source]

Lim, Derek H. K., and Eamonn R. Maher. “DNA Methylation: A Form of Epigenetic Control of Gene Expression.” The Obstetrician & Gynaecologist 12, no. 1 (2010): 37–42. [Source]