علم التخلق

العمومية والتعريف

تتناول Epigenetics دراسة كل هذه التعديلات القابلة للتوريث التي تؤدي إلى اختلافات في التعبير الجيني دون تغيير تسلسل DNA ، وبالتالي دون إحداث تغييرات في تسلسل النيوكليوتيدات التي تؤلفه.

بعبارة أخرى ، يمكن تعريف علم الوراثة المتجولة على أنها دراسة تلك الاختلافات في التعبير عن جيناتنا ، والتي لا تتسبب فيها طفرات جينية حقيقية ، ولكنها يمكن أن تكون قابلة للانتقال.

ومع ذلك ، باستخدام لغة أكثر تقنية ، يمكننا أن نقول أن علم الوراثة (immigenetics) يدرس كل هذه التغييرات وكل تلك التغيرات القادرة على تغيير النمط الظاهري للفرد ، دون تغيير النمط الجيني.

يعود الفضل في وجود مصطلح "علم الوراثة" إلى عالم الأحياء كونراد هال وادينجتون الذي قام في عام 1942 بتعريفه بأنه "فرع علم الأحياء الذي يدرس التفاعلات السببية بين الجينات ومنتجها ، ويضع النمط الظاهري ".

أوضح في هذه المصطلحات ، أن الوراثة قد تبدو معقدة نوعًا ما. لفهم المفهوم بشكل أفضل ، قد يكون من المفيد فتح قوس صغير حول كيفية تكوين الحمض النووي وكيفية حدوث نسخ الجينات الموجودة فيه.

الحمض النووي وجين النسخ

يتم احتواء الحمض النووي داخل نواة الخلية. لها بنية حلزونية مزدوجة وتتألف من وحدات متكررة تسمى النيوكليوتيدات.

يتم تنظيم معظم الحمض النووي (DNA) الموجود داخل خلايانا إلى وحدات فرعية خاصة تسمى النوكليوزومات .

تتكون النيوكليوسومات من جزء مركزي (يسمى النواة) يتألف من بروتينات تسمى histones حولها يتم التفاف الحمض النووي.

كل الحمض النووي و histones يشكل ما يسمى الكروماتين .

يعتمد نسخ الجينات الموجودة في الحمض النووي بدقة على تغليف هذه الجينات داخل النواة. في الواقع ، يتم تنظيم عملية النسخ الجيني بواسطة عوامل النسخ ، بروتينات معينة ترتبط بتسلسلات تنظيمية محددة موجودة على الحمض النووي والتي تكون قادرة على التنشيط أو الكبت - حسب الجينات الخاصة بالحالة.

لذلك ، فإن الدنا الذي يحتوي على مستوى تعبئة منخفض سيسمح لعوامل النسخ بالوصول إلى التسلسلات التنظيمية. على العكس من ذلك ، فإن الحمض النووي مع مستوى التعبئة والتغليف عالية لن تسمح لهم بالوصول.

يتم تحديد مستوى التعبئة بواسطة الهستونات نفسها وبالتغييرات التي يمكن إجراؤها في تركيبها الكيميائي.

أكثر بالتفصيل ، فإن أستلة من histones (أي إضافة مجموعة الأسيتيل في مواقع معينة على الأحماض الأمينية التي تشكل هذه البروتينات) يسبب لونين لتشكيل "أكثر استرخاء" ، مما يسمح لدخول عوامل النسخ ، وبالتالي النسخ الجيني. في المقابل ، يزيل deacetylation مجموعات الأسيتيل ، مما تسبب في سماكة لونين وبالتالي منع النسخ الجيني.

إشارات جينية

في ضوء ما قيل حتى الآن ، يمكننا أن نقول أنه إذا كانت الدراسات المتولدة تدرس التغيرات القادرة على تغيير النمط الظاهري ، ولكن ليس النمط الجيني للفرد ، فإن الإشارة اللاجينية هي أن التعديل قادر على تغيير تعبير جين معين ، دون تغيير تسلسل النوكليوتيدات.

وبالتالي ، يمكننا أن نقول أن أستلة الهستونات المذكورة في الفقرة السابقة يمكن اعتبارها إشارة جينية ؛ بمعنى آخر ، إنه تعديل جيني قادر على التأثير على نشاط الجين (الذي يمكن أن ينسخ أو لا) دون تغيير هيكله.

وهناك نوع آخر من التعديل الجيني هو تفاعل المثيلة ، سواء من الحمض النووي أو الهستونات نفسها.

على سبيل المثال ، تقلل المثيلة (إضافة مجموعة الميثيل) من الحمض النووي في موقع المروج من النسخ الجيني ، الذي ينظم تنشيطه من قبل هذا الموقع نفسه. في الواقع ، إن موقع المروج هو تسلسل محدد للحامض النووي يقع في أعلى الجينات ، مهمته السماح ببدء النسخ نفسه. وبالتالي ، فإن إضافة مجموعة الميثيل في هذا الموقع تتسبب في نوع من الرفض الذي يعوق النسخ الجيني.

علاوة على ذلك ، هناك أمثلة أخرى للتعديلات الوراثية المتعرجة المعروفة حالياً هي الفسفرة والتواجد .

كل هذه العمليات التي تنطوي على الحمض النووي وبروتينات الهيستون (ولكن ليس فقط) يتم تنظيمها بواسطة بروتينات أخرى يتم تركيبها بعد نسخ الجينات الأخرى ، والتي يمكن تغيير نشاطها بدوره.

على أي حال ، فإن أكثر الخصائص شيوعًا في التعديل الجيني هي أنه يمكن أن يتم استجابة للمحفزات البيئية الخارجية التي تهم ، في الواقع ، البيئة المحيطة بنا ، وأسلوب حياتنا (بما في ذلك التغذية) حالة صحية.

بمعنى من المعاني ، يمكن فهم التعديل الجيني على أنه تغيير تكيفي تتأثر به الخلايا.

يمكن أن تكون مثل هذه التغيرات فسيولوجية ، كما يحدث في حالة الخلايا العصبية التي تعتمد آليات التوليد والتعلم ، والذاكرة ، ولكن يمكن أيضا أن تكون مرضية ، كما يحدث ، على سبيل المثال ، في حالة الاضطرابات العقلية أو الأورام.

من الخصائص الهامة الأخرى للتعديلات اللاجينية هي الانعكاس والميراث . في الواقع ، يمكن أن تنتقل هذه التعديلات من خلية إلى أخرى ، على الرغم من أنها يمكن أن تخضع لمزيد من التغييرات مع مرور الوقت ، ودائما استجابة للمؤثرات الخارجية.

أخيراً ، يمكن أن تحدث التعديلات اللاجينية في مراحل مختلفة من الحياة وليس فقط على المستوى الجنيني (في الوقت الذي تختلف فيه الخلايا) كما اعتقدت سابقاً ، ولكن أيضاً عندما يكون الكائن قد تطور بالفعل.

الجوانب العلاجية

يمكن استغلال اكتشاف المتخلق والتغييرات اللاجينية على نطاق واسع في المجال العلاجي لعلاج محتمل لأنواع مختلفة من الأمراض ، بما في ذلك أنواع الأورام (الأورام).

في الواقع ، كما ذكرنا ، يمكن أن تكون التعديلات الوراثية الوراثية ذات طبيعة مرضية أيضاً. لذلك ، في هذه الحالات ، يمكن تعريفها على أنها شاذات حقيقية.

ثم افترض الباحثون أنه إذا كانت هذه التغييرات يمكن أن تتأثر بالمحفزات الخارجية ويمكن أن تظهر نفسها وأن يتم تعديلها بشكل أكبر طوال حياة الكائن الحي ، فمن الممكن التدخل فيها باستخدام جزيئات محددة بهدف الإبلاغ عن الوضع في ظل الظروف من الحياة الطبيعية. ما ، هذا ، أنه ليس من الممكن القيام به (على الأقل ليس بعد) عندما يكمن سبب المرض في طفرة جينية حقيقية.

لفهم هذا المفهوم بشكل أفضل يمكننا أن نأخذ كمثال على الاستخدام الذي صنعه الباحثون من معرفة علم الوراثة في مجال العلاجات المضادة للسرطان.

Epigenetics والأورام

وكما هو معروف ، فإن أمراض الأورام تنشأ من طفرات جينية تؤدي إلى تكوين خلايا خبيثة ، تتكاثر بسرعة كبيرة تؤدي إلى ظهور المرض.

ومع ذلك ، فقد رأينا أنه - مع نفس الطفرة الجينية - يمكن للورم نفسه أن يتطور بطرق مختلفة وبأشكال مختلفة من فرد إلى آخر (على سبيل المثال ، في فرد واحد يمكن أن ينشأ شكل مدهش ، بينما في شكل آخر المزمنة). يعتقد الباحثون أن هذه الطريقة المختلفة للتعبير عن الأمراض يتم تنظيمها من خلال الظواهر التي تكمن وراء الوراثة.

على وجه الخصوص ، لوحظ أنه في العديد من أشكال الورم ، تستند آليات الجينيات المؤدية إلى بداية المرض على وجه التحديد على الميثيل و acetylation من الحمض النووي والهيستونات (انظر الفقرة "إشارات جينية").

وقد أدى البحث في هذا المجال إلى توليف الجزيئات التي لا تزال في مرحلة التجارب ، والتي هي قادرة على التصرف على مستوى هذه الآليات اللاجينية وممارسة سيطرة معينة عليها.

بالطبع ، من خلال عدم التصرف مباشرة على الحمض النووي - وبالتالي عدم العمل على الطفرة الجينية التي تسبب الورم نفسه - هذه الأدوية المحتملة ليست قاطعة ، ولكن يمكن أن تبطئ أو توقف تطور علم الأمراض الأورام ، وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تسمح بانقاص الجرعات من العلاج الكيميائي المضاد للورم تدار ، وتحسين كبير في نوعية حياة المريض ، لأنها يمكن أن تطيل منظور الحياة.

ومع ذلك ، فإن آليات الوراثة لا تشارك فقط في تطوير أمراض السرطان والمعرفة المكتسبة حتى الآن على أنها يمكن أن تقدم أفكارا جديدة ومفيدة لتوليف الأدوية الفعالة بشكل متزايد ومحددة لعلاج الأمراض التي حتى الآن لا توجد علاجات مستهدفة.