Epigenetika

Az epigenetika a modern biológiában a gének olyan öröklődési formájának vizsgálata, amely nem jár együtt a DNS szekvenciájának megváltozásával. A vizsgálat arra a kérdésre keres választ, hogy a környezeti tényezőknek a szülőkre gyakorolt hatása milyen változásokat okoz az utódok génkifejeződését tekintve. A másik jelentése szerint egy élőlény olyan fejlődési folyamatainak a vizsgálata, mint az emlős nőstények egyik X kromoszómájának inaktivációja vagy a géncsendesítés.
Mindkét esetben a vizsgálat tárgya azonos: egy gén információja hogyan kerül át egyik generációból a másikba.

A szó eredete

• Sokan C.H. Waddington biológusnak tulajdonítják a kifejezés megalkotását (1942), azonban már 1896-ból is vannak feljegyzések a szó használatára vonatkozóan
• A felett jelentésű ógörög epi prefixum arra utal, hogy az információ átkerülése a DNS-szekvencia megváltozása nélkül (felett) történik.

Mechanizmusai

Az elmúlt években közelebb kerültünk az epigenetika mechanizmusainak megértéséhez, nagyrészt a DNS metiláció és a kromatin struktúra szabályozásának kutatásával. Valószínűleg a színtest és a mitokondrium genomja is szerepet játszik a folyamatban.

Az epigenom a sejt epigenetikus tényezőinek összessége. Ahogyan egy embrió több sejtfejlődési útvonalat is választhat, úgy egy genom is több epigenetikus útvonallal rendelkezik.

A génkifejezés egy módja a nukleoszómák belső hisztonjainak N-terminális lizin oldalláncon történő acetilálás. Mivel a lizinnek nitrogénje miatt pozitív töltése van, a DNS foszfátjának pedig negatív, ez akadályozza meg a taszítást a hiszton és a DNS között. Ha a pozitív töltés semlegessé válik, a DNS lecsavarodhat a hiszton fehérjékről és így hozzáférhetővé válik a transzkripciós gépezet számára. Amikor egy acetil csoport kötődik a lizin +NH2 végéhez, semlegessé téve annak pozitív töltését, a DNS részben elválhat a hisztonoktól, transzkripciós fehérjék kötődhetnek hozzá, melyek akadálytalanná teszik az utat az RNS-polimeráz számára.

Történeti megjegyzések

Egyes biológusok egykoron azt gondolták, a genotípus-fenotípus megfeleltetés alapján nem lehet a sejtdifferenciálódást maradéktalanul magyarázni. Ezért alkottak egy elméletet, mely szerint a sejt élete kezdetén átesik egy krízisen, ami meghatározza sorsát, és ez a folyamat nincs kapcsolatban génjeivel, hanem epigenetikus.

A pszichológus Erik Erikson a pszicho-szociális krízisekre vonatkozó emberi fejlődést modellező epigenetikus elméletet állított fel. Nézete szerint minden egyed fejlődési pontokon megy keresztül, melyeket a válságok jellemeznek. És habár ezek a fejlődési stádiumok genetikailag meghatározottak, az a mód, ahogyan az egyes válságokat az egyén megoldja, korántsem. Analógiával élve a sejtdifferenciálódással, a folyamatot epigenetikusnak nevezte el, hiszen nem közvetlenül a gének vesznek részt benne.

Az epigenetikus öröklődés megértésének modern szemlélete emlékeztethet Jean-Baptiste Lamarck evolúciós elméletére.

Források

• Oscar Hertwig, 1849-1922. "Biological problem of today: preformation or epigenesis? The basis of a theory of organic development". W. Heinemann: London, 1896.
• Eva Jablonka and Marion J. Lamb. The Changing Concept of Epigenetics. Annals of the New York Academy of Sciences 981:82-96 (2002).
• Joshua Lederberg, "The Meaning of Epigenetics", The Scientist 15(18):6, Sep. 17, 2001.
• C.H. Waddington (1942), "The epigenotype" Endeavour 1, 18–20.
• R.A. Waterland, R.L. Jirtle, "Transposable elements: Targets for early nutritional effects on epigenetic gene regulation", Molecular and Cellular Biology 2003 August 1;23(15):5293-5300.