ทั่วไปและคำจำกัดความ
Epigenetics เกี่ยวข้องกับการศึกษาการดัดแปลงที่สืบทอดได้ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของการแสดงออกของยีนโดยไม่เปลี่ยนลำดับ DNA ดังนั้นโดยไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลำดับของนิวคลีโอไทด์ที่เขียนขึ้น
อย่างไรก็ตามการใช้ภาษาเทคนิคเพิ่มเติมเราสามารถพูดได้ว่า epigenetics ศึกษาการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดและการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดที่สามารถเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ของแต่ละบุคคลได้โดยไม่ต้องดัดแปลงจีโนไทป์
ข้อดีของการสร้างคำว่า "epigenetics" นั้นเกิดจากนักชีววิทยา Conrad Hal Waddington ผู้ซึ่งในปี 1942 ได้กำหนดไว้ว่า "สาขาวิชาชีววิทยาที่ศึกษาปฏิสัมพันธ์เชิงสาเหตุระหว่างยีนและผลิตภัณฑ์ของพวกเขาและวางฟีโนไทป์ไว้ในที่เดียวกัน "
คำอธิบายในแง่เหล่านี้ epigenetics อาจดูค่อนข้างซับซ้อน เพื่อทำความเข้าใจแนวคิดที่ดีขึ้นอาจเป็นประโยชน์ในการเปิดวงเล็บเล็ก ๆ เกี่ยวกับวิธีการสร้าง DNA และการถอดความของยีนที่อยู่ในนั้น
การถอดรหัสดีเอ็นเอและยีน
DNA บรรจุอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์ มันมีโครงสร้างแบบเกลียวคู่และประกอบด้วยหน่วยทำซ้ำที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์
DNA ส่วนใหญ่ที่อยู่ในเซลล์ของเราถูกจัดแบ่งเป็นหน่วยย่อยโดยเฉพาะที่เรียกว่า นิวคลีโอโซม
นิวคลีโอโซมประกอบด้วยส่วนกลาง (เรียกว่าแกนกลาง) ประกอบด้วยโปรตีนที่เรียกว่าฮิส โตน ที่ห่อหุ้มดีเอ็นเอ
ดีเอ็นเอและฮิสโตนทั้งหมดประกอบด้วย โครมาตินที่ เรียกว่า
การถอดความของยีนที่มีอยู่ใน DNA นั้นขึ้นอยู่กับบรรจุภัณฑ์ของนิวเคลียสในนิวเคลียสอย่างแม่นยำ ในความเป็นจริงกระบวนการถอดรหัสยีนถูกควบคุมโดย ปัจจัยการถอดรหัส โดยเฉพาะโปรตีนที่จับกับ ลำดับการควบคุมที่ เฉพาะเจาะจงที่มีอยู่ใน DNA และสามารถเปิดใช้งานหรือปราบปราม - ขึ้นอยู่กับยีนเฉพาะกรณี
ดังนั้น DNA ที่มีระดับบรรจุภัณฑ์ต่ำจะทำให้ปัจจัยการถอดความสามารถเข้าถึงลำดับการกำกับดูแลได้ ในทางตรงกันข้าม DNA ที่มีระดับบรรจุภัณฑ์สูงจะไม่อนุญาตให้เข้าถึงได้
ระดับการบรรจุถูกกำหนดโดยฮิสโตนเองและจากการเปลี่ยนแปลงที่สามารถทำได้ในโครงสร้างทางเคมี
รายละเอียดเพิ่มเติมการ acetylation ของ histones (กล่าวคือนอกเหนือจากกลุ่ม acetyl ที่เว็บไซต์เฉพาะในกรดอะมิโนที่ทำขึ้นโปรตีนเหล่านี้) ทำให้ chromatin ที่จะถือว่าโครงสร้าง "ผ่อนคลายมากขึ้น" อนุญาตให้เข้าปัจจัยการถอดความ ดังนั้นการถอดความของยีน ในทางตรงกันข้ามการรักษาด้วย deacetylation จะลบกลุ่ม acetyl ออกไปทำให้เกิด ความหนาของโครมา ติน
สัญญาณ Epigenetic
ในแง่ของสิ่งที่ได้กล่าวไปแล้วเราสามารถระบุได้ว่าหาก epigenetics ศึกษาการเปลี่ยนแปลงที่สามารถเปลี่ยนฟีโนไทป์ได้ แต่ไม่ใช่จีโนไทป์ของแต่ละบุคคล สัญญาณ epigenetic ก็คือการดัดแปลงนั้นสามารถเปลี่ยนการแสดงออกของยีนที่กำหนดได้ โดยไม่ต้องเปลี่ยนลำดับนิวคลีโอไทด์
ดังนั้นเราสามารถระบุได้ว่าการ อะเซทิเลชั่นของฮิสโตนที่ กล่าวถึงในวรรคก่อนถือเป็นสัญญาณ epigenetic กล่าวอีกนัยหนึ่งมันคือการดัดแปลง epigenetic ที่มีความสามารถในการมีอิทธิพลต่อกิจกรรมของยีน (ซึ่งสามารถถอดความหรือไม่) โดยไม่ต้องเปลี่ยนโครงสร้างของมัน
การดัดแปลง epigenetic อีกประเภทหนึ่งคือ ปฏิกิริยาเมทิลเลชั่ นทั้งดีเอ็นเอและฮิสโตนเอง
ตัวอย่างเช่น เมทิลเลชั่น (การเพิ่มกลุ่มเมทิล) ของ DNA ที่ไซต์โปรโมเตอร์ ช่วยลดการถอดรหัสของยีน ซึ่งการกระตุ้นการทำงานถูกควบคุมโดยไซต์โปรโมตเดียวกันนั้น ในความเป็นจริงไซต์โปรโมเตอร์เป็นลำดับดีเอ็นเอเฉพาะที่ตั้งอยู่ต้นน้ำของยีนซึ่งมีหน้าที่อนุญาตให้เริ่มต้นการถอดความแบบเดียวกัน การเพิ่มกลุ่มเมทิลที่ไซต์นี้จึงทำให้เกิดภาระผูกพันที่ขัดขวางการถอดรหัสของยีน
นอกจากนี้ตัวอย่างอื่น ๆ ของการปรับเปลี่ยน epigenetic ที่รู้จักกันในปัจจุบันคือ phosphorylation และ ubiquitination
กระบวนการทั้งหมดเหล่านี้เกี่ยวข้องกับ DNA และฮิสโตนโปรตีน (แต่ไม่เพียง แต่) ถูกควบคุมโดยโปรตีนอื่น ๆ ที่ถูกสังเคราะห์ตามการถอดความของยีนอื่น ๆ ซึ่งกิจกรรมสามารถเป็นไปตามการเปลี่ยนแปลง
ไม่ว่าในกรณีใดลักษณะพิเศษที่น่าสนใจที่สุดของการดัดแปลง epigenetic ก็คือมันสามารถเกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมที่ล้อมรอบเราวิถีชีวิตของเรา (รวมถึงโภชนาการ) และของเรา ภาวะสุขภาพ
ในอีกแง่หนึ่งการปรับเปลี่ยนแบบ epigenetic สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นการ เปลี่ยนแปลงแบบปรับตัวที่ ได้รับผลกระทบจากเซลล์
การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวสามารถ ทางสรีรวิทยา เช่นที่เกิดขึ้นในกรณีของเซลล์ประสาทที่ใช้กลไก epigenetic สำหรับการเรียนรู้และความทรงจำ แต่ยังสามารถ พยาธิสภาพ ที่เกิดขึ้นเช่นในกรณีของความผิดปกติทางจิตหรือเนื้องอก
ลักษณะที่สำคัญอื่น ๆ ของการดัดแปลง epigenetic คือการ ย้อนกลับ และการ สืบทอด ในความเป็นจริงการปรับเปลี่ยนเหล่านี้สามารถส่งผ่านจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งแม้ว่าพวกเขาสามารถได้รับการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมในช่วงเวลาเสมอในการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก
ในที่สุดการปรับเปลี่ยน epigenetic สามารถเกิดขึ้นได้ในขั้นตอนต่าง ๆ ของชีวิตและไม่เพียง แต่ในระดับตัวอ่อน (ในเวลาที่เซลล์ต่างกัน) ตามที่พวกเขาเคยเชื่อ แต่เมื่อมีการพัฒนาสิ่งมีชีวิต
ด้านการรักษา
การค้นพบของ epigenetics และ epigenetic ดัดแปลงสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการรักษาสำหรับการรักษาที่มีศักยภาพของโรคที่แตกต่างกันรวมถึงของประเภทเนื้องอก (เนื้องอก)
ในความเป็นจริงดังที่กล่าวมาการดัดแปลง epigenetic อาจเป็นลักษณะทางพยาธิวิทยา; ดังนั้นในกรณีเหล่านี้พวกเขาสามารถนิยามได้ว่าเป็นความผิดปกติจริง
จากนั้นนักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าหากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถได้รับอิทธิพลจากสิ่งเร้าภายนอกและสามารถเปิดเผยตัวเองและแก้ไขเพิ่มเติมตลอดชีวิตของสิ่งมีชีวิตจากนั้นก็เป็นไปได้ที่จะแทรกแซงพวกเขาโดยใช้โมเลกุลเฉพาะโดยมีจุดประสงค์ในการรายงานสถานการณ์ภายใต้เงื่อนไข ของภาวะปกติ อะไรนี่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำ (อย่างน้อยยังไม่ได้) เมื่อสาเหตุของโรคอยู่ในการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่แท้จริง
เพื่อทำความเข้าใจแนวคิดนี้เราสามารถนำตัวอย่างการใช้งานที่นักวิจัยได้ทำมาจากความรู้เรื่อง epigenetics ในด้านการรักษามะเร็ง
Epigenetics และเนื้องอก
ในฐานะที่เป็นที่รู้จักกันดีโรคเนื้องอกเกิดจากการผ่าเหล่าทางพันธุกรรมที่นำไปสู่การก่อตัวของเซลล์มะเร็งซึ่งทำซ้ำอย่างรวดเร็วก่อให้เกิดโรค
อย่างไรก็ตามเราได้เห็นแล้วว่า - ด้วยการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เหมือนกัน - เนื้องอกชนิดเดียวกันสามารถพัฒนาในรูปแบบที่แตกต่างกันและในรูปแบบที่แตกต่างกันจากบุคคลหนึ่งไปสู่อีกคนหนึ่ง (ตัวอย่างเช่นในรูปแบบบุคคลที่สมบูรณ์แบบ เรื้อรัง) นักวิจัยเชื่อว่าวิธีที่แตกต่างของการแสดงทางพยาธิวิทยานี้ถูกควบคุมโดยปรากฏการณ์ที่รองรับ epigenetics
โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการตั้งข้อสังเกตว่าในหลายรูปแบบของเนื้องอกกลไก epigenetic ที่นำไปสู่การโจมตีของโรคจะขึ้นอยู่กับ methylation และ acetylation ของ DNA และ histones (ดูวรรค "สัญญาณ Epigenetic")
การวิจัยในสาขานี้ได้นำไปสู่การสังเคราะห์โมเลกุลที่ยังอยู่ในช่วงการทดลองซึ่งสามารถทำหน้าที่ในระดับของกลไก epigenetic เหล่านี้และใช้การควบคุมที่แน่นอน
แน่นอนโดยการไม่ทำหน้าที่โดยตรงกับ DNA - ดังนั้นจึงไม่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่ทำให้เกิดเนื้องอกเอง - ยาที่มีศักยภาพเหล่านี้ไม่ได้ข้อสรุป แต่สามารถชะลอหรือหยุดการลุกลามของเนื้องอกในพยาธิสภาพและในเวลาเดียวกัน ของยาเคมีบำบัดต้านการพัฒนาอย่างมีนัยสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้ป่วยที่พวกเขาสามารถยืดมุมมองของชีวิต
อย่างไรก็ตามกลไกของ epigenetics ไม่เพียง แต่มีส่วนร่วมในการพัฒนาโรคมะเร็งและความรู้ที่ได้รับจนถึงปัจจุบันสามารถให้ความคิดใหม่และเป็นประโยชน์สำหรับการสังเคราะห์ยาที่มีประสิทธิภาพและเฉพาะเจาะจงมากขึ้นสำหรับการรักษาโรคที่ แต่ไม่มีการรักษาแบบกำหนดเป้าหมาย
