Back to chapter

14.10:

בקרה אפיגנטית

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

בקרה אפיגנטית מתייחסת לשינויים בביטוי הגנים שניתנים להורשה ללא שינויים ברצף הגנטי. זה מתרחש במהלך תהליך התפתחותי רגיל, ויכול גם להיגרם כתוצאה מגורמים סביבתיים, כגון דיאטה, חשיפה לחומרים רעילים, ולחץ. בקרה אפיגנטית מתרחשת בשלושה מנגנונים עיקריים.מתילציה של דנ”א, שינוי בהיסטונים, ותהליכים מבוססי רנ”א. במתילציה של דנ”א, קבוצות מתיל CH3 מתווספות לבסיסים ספציפיים. זה משנה את יכולתם של חלבונים מווסתים, כגון גורמי שעתוק, להיקשר לדנ”א.וזה בדרך כלל מונע מהגן לעבור שעתוק. שינוי בהיסטונים כרוך ב‫הוספת קבוצות כימיות, כגון קבוצות מתיל או אצטיל, לחלבונים בשם היסטונים, שבהם נעטף הדנ”א עצמו כדי ליצור כרומטין. שינויים אלה משפיעים על מידת קיפול הכרומטין.או שהם מרחיבים אותו, מה שמקל על השעתוק, או שהם דוחסים אותו, מה שמעכב את השעתוק. סוגים שונים של רנ”א גם יכולים להשפיע אפיגנטית, לרבות מיקרו-רנ”א ורנ”א התערבותי קטן, אשר יכולים לשנות את מבנה הכרומטין. וגם רנ”א שליח, אשר יכול לעבור מתילציה ובכך לשנות את תרגום גנים.בכל מנגון באשר הוא, שינויים אלה עוברים בתורשה לתאי הבת. ולפעמים אף עוברים בתורשה במשך דורות של פרטים, ויוצרים שינויים פנוטיפיים ארוכי-טווח בלי לשנות את הגנום.

14.10:

בקרה אפיגנטית

Epigenetic mechanisms play an essential role in healthy development. Conversely, precisely regulated epigenetic mechanisms are disrupted in diseases like cancer.

In most mammals, females have two X chromosomes (XX) while males have an X and a Y chromosome (XY). The X chromosome contains significantly more genes than the Y chromosome. Therefore, to prevent an excess of X chromosome-linked gene expression in females, one of the two X chromosomes is randomly silenced during early development. This process, called X-chromosome inactivation, is regulated by DNA methylation. Scientists have found greater DNA methylation at gene promoter sites on the inactive X chromosome than its active counterpart. DNA methylation prevents the transcription machinery from attaching to the promoter region, thus inhibiting gene transcription.

Abnormal DNA methylation plays an important role in cancer. The promoter region of most genes contains stretches of cytosine and guanine nucleotides linked by a phosphate group. These regions are called CpG islands. In healthy cells, CpG islands are not methylated. However, in cancer cells, CpG islands in the promoter regions of tumor suppressor genes or cell cycle regulators are excessively methylated. Methylation turns off the expression of these genes, allowing cancer cells to divide rapidly and uncontrollably.

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]