הסביר אפיגנטיקה

אפיגנטיקה עוסק בתכונות מולקולריות תורשתיות שהבסיס שלהן אינו רצף ה- DNA. הקידומת epi- (ביוונית: επί) מציינת כי שינויים "על" ה- DNA נחשבים במקום.

מבדילים בין תת-שדות של מתילציות ושינויים בהיסטון (היסטונים = חלבונים עטוף על ידי DNA, שיחידת "אוקטמר" שלו מורכבת משני עותקים של החלבונים H2A, H2B, H3 ו- H4).

המתילציה המרכזית של ה- DNA בבני אדם היא זו של ציטוזין בסיס הגרעין במה שמכונה איי CpG של DNA. באיים האמורים, גואנין בסיסים ואחריהם בסיסי ציטוזין ("CpG dinucleotide"). 75% מאיי ה- CpG מנוהלים.

השפעת המתילציות מתווכת על ידי קשירת מתיל חלבונים. אלה גורמים לסגירה של קונפורמציית הנוקלאוזום (נוקלאוזום = יחידת DNA ואוקטמר היסטון). כתוצאה מכך, הרבה יותר קשה לגשת לאתרים מתיליים על ידי גורמי תמלול (TPF); חלבונים שמתחברים ל- DNA ופועלים על פי תמלול).

תלוי במיקום המתילציות, יש להם אפקט מעכב שעתוק (תעתיק = תעתיק של DNA ל- RNA) או אפקט משפר תעתיק. מתילציה מזורזת על ידי מתיל טרנספרזות DNA שונות - דמטילציה על ידי דמתילאזות.

מתילציה נחשבת לפונקציה העתיקה האבולוציונית במובן של השתקה קבועה של חלק גדול מהטרנספוזונים (אלמנטים דנ"א שיכולים לשנות את מיקומם (מיקום), לפיה הסרה או תוספת חדשה של יסודות אלה יכולה עוֹפֶרֶת לאירועי מוטציה בעלי אופי פתולוגי).

אם מתילציות אלה ממוקמות באזורי היזם (קטע בנושא ה- DNA המסדיר את הביטוי של גֵן), הצטברות של TPFs ספציפיים מצטמצמת משמעותית. תעתיק של קטע ה- DNA אינו אפשרי.

מתילציות ברצפי משפר (ללא תמלול גֵן רצפים) מונעים את הצמדת ה- TPF המשפרים את התעתיק. מתילציות ברצפים שאינם רגולטוריים מפחיתות את קצב השעתוק עקב זיקה מחייבת נמוכה של פולימראז DNA ל- DNA.

רק מתילציות ברצפי משתיקי קול (רצפי DNA בסמוך לגנים שאליהם מה שמכונה מדכאים (חוסם את קשירת ה- RNA פולימראז ליזם) יכולים להיקשר) של DNA יכולים לתרום להגברת פעילות התעתיק מכיוון שהם מונעים את הצמדת התעתיק- גורמים מעכבים.

שינויים בהיסטון מאופיינים בתוספת של מגוון קבוצות כימיות לשרשראות הצדדיות חומצות אמינו של חלבוני היסטון. הנפוצים מביניהם הם אצטילציות ומתילציות. אצטילציה משפיעה רק על חומצת האמינו ליזין ומביא לנטרול הליזין הטעון באופן חיובי. ה יחסי גומלין עם ירידת ה- DNA הטעונה שלילית, מה שמוביל להתרופפות, כלומר לירידה בדחיסה, של קומפלקס ההיסטון-DNA. התוצאה היא נגישות מוגברת של גורמי תמלול.

מתילציות היסטוניות משפיעות גם על מידת הדחיסה של קונפורמציית הנוקלאוזום. כאן, לעומת זאת, זה תלוי ב חומצות אמינו או חלבוני היסטון בין אם מתרחשת פתיחה או דחיסה.

מאפיין מיוחד נוסף הוא נוכחות קוד היסטון. "רצף" של שינויים שונים בהיסטון מוביל בסופו של דבר לגיוס מה שמכונה כרומטין גורמי דוגמנות - בהתאם לסוג, חלבונים אלה מגדילים או מורידים את מידת ההתעבות של אישור הנוקלאוזום.

תרפים (פרספקטיבה): מכיוון שדפוס המתילציה האופטימלי של תאים וסוגי תאים אינו ידוע במידה רבה, ולכן ניתן להצהיר רק הצהרות קלות לגבי יחס החלבון האידיאלי ביותר של התא, אך גם קוד ההיסטון נקבע באופן מקוטע, שינויים טיפוליים כרגע לא שימושי.

עם זאת, בעתיד, הסדרת גבול והפחתת גנים עשויים להיות שימושיים לטיפול במחלות כגון גידולים, הפרעות נפשיות ומחלות אוטואימוניות, כמו גם במחלות אנטי אייג'ינג מִגזָר.