Epigenomy rewolucjonizują nauki biologiczne – czy

Innowacyjne opracowanie z zakresu medycyny – ODCINEK 2:
Epigenomy rewolucjonizują nauki biologiczne – czy naprawdę?
Dlaczego – zdaniem części uczonych – dokładne badania epigenomu przynoszą więcej
rozczarowań niż nadziei? Lepiej to zrozumiemy, gdy szczegółowo zajmiemy się epigenomem
i jego rolą w odniesieniu do genomu.
Epigenomy – regulatory „ekspresji” informacji genetycznej w cząsteczce DNA
Zastanówmy się najpierw nad PYTANIEM nr 1: Czym jest i jak działa epiegenom – to
„COŚ”, co według naukowców „steruje” modyfikacjami genomu? Gdyby chcieć wyjaśnić to
jasno, lecz w sposób uproszczony, można by odwołać się do następującej ilustracji. Czytelnicy
łatwo zauważają różnicę w pisowni dwóch słów: „genom” i „epigenom”, prawda? Gdyby
napisać wyraziściej, należałoby zastosować nieco wiedzy językowej i wówczas ten drugi wyraz
można przedstawić w postaci „epi-genom”. Sugeruje ona, że w zrozumieniu sensu pomoże nam
wychwycenie znaczenia przedrostka „epi-”, który można oddać tutaj jako „poza czymś” albo
„w dodatku do [czegoś]” – w tym wypadku „poza” genomem lub „w dodatku do” genomu.
Widać więc, że epigenom musi odnosić się do czegoś dodatkowego czy pomocniczego
względem genomu. I tak jest w istocie.
Cząsteczki tworzące epigenom w niczym nie przypominają podwójnej helisy DNA,
wyglądającej jak skręcona drabina. Są one jednak do tej drabiny poprzyczepiane (jako
„elementy” funkcjonujące „poza” genomem lub „w dodatku do” niego) i pełnią rolę
„znaczników” albo „markerów”. Okazuje się, że podoczepiane do łańcucha DNA cząsteczki
epigenomu regulują „ekspresję” informacji genetycznej w DNA. Jak to rozumieć? Mogą
„aktywować” lub „wyciszać” całe zestawy genów, zależnie od rozmaitych czynników – czy to
wewnętrznych potrzeb komórki, czy też zewnętrznych czynników środowiskowych (na przykład
stresy, sposób odżywiania się, dawkowanie do organizmu toksyn, wpływ elementów
zewnętrznych na procesy nowotworowe). W tym sensie epigenomy współdziałają z łańcuchem
DNA, mogą go modyfikować i jednocześnie są tylko (albo aż) „dodatkiem” do genomu.
E
E
E
E
E
E
E
E
Cząsteczki epigenomu, zupełnie nie
podobne do „drabiniastej” helisy
DNA, podoczepiane są do niej niczym
„markery” tworzące „molekularną
pamięć komórkową”. Regulują
ekspresję informacji w DNA – mogą
aktywować lub wyciszać rozmaite
zestawy genów
E
E
„Marker” czy też „znacznik”
symbolizujący cząsteczki
epigenomu
E
Epigenomy – Odcinek 2
2
Gdyby teraz spytać ponownie: „Czym jest epigenom?” i odpowiedzieć dość jasno, lecz
bardziej naukowo, należałoby użyć innych sformułowań. Mamy kilka opcji definicji:
Mianowicie można by powiedzieć, że [1] epigenom to „całkowity stan procesów
zachodzących w komórce, determinujących jej właściwości”. Ale nie chybimy sensu, jeśli
powiemy, że chodzi tu o [2] „swoisty kod genetyczny”, czyli „całość czynników
determinujących określony fenotyp w konkretnej komórce”. Upraszczając te dwie definicje,
najlepiej będzie przyjąć, że [3] epigenom to „swego rodzaju molekularna pamięć komórkowa”,
która – jak dowiedli ostatnio naukowcy – ma charakter dziedziczny, jeśli na nasze DNA wpływ
będzie wywierać jakiś czynnik środowiskowy, powiedzmy pestycyd lub herbicyd. Tak więc
dziedziczymy nie tylko geny, a co za tym idzie genom, ale możemy dziedziczyć także epigenom!
Zadziwiające!
Ale to nie wszystko! Nasze DNA pozostaje w ciągu życia praktycznie (poza kilkoma
drobnymi i nieistotnymi zmianami) niezmienione. Z drugiej zaś strony epigenomy kontrolujące
ekspresję genów (ich aktywację lub wyciszanie) z czasem tracą swoją skuteczność!
Dowiedziono już w wyniku badań, że epigenomy podlegają znaczącym zmianom dynamicznym
pod wpływem uwarunkowań środowiskowych. I oczywiście w tej sytuacji zamiast tak
oddziaływać na genomy, by powstrzymywać rozwój pewnych chorób lub proces starzenia
organizmu, mogą raczej nasilać te choroby i szybciej prowadzić ku starzeniu. A zatem możemy
nie tylko dziedziczyć epigenomy, lecz także nie odnosić z tego dziedziczenia żadnego pożytku!
Epigenomy regulujące „ekspresję” genów (ich
aktywację lub wyciszanie) tracą z upływem czasu
swoją skuteczność – pod wpływem uwarunkowań
środowiskowych podlegają znaczącym zmianom
dynamicznym; czy w efekcie choroby będą się
bardziej nasilać? – zastanawia się część
naukowców
A
Uczeni
Pora teraz na PYTANIE nr 2: Co te wyjaśnienia mogą oznaczać dla każdego z nas?
Jeśli na przykład moja babcia jadła za dużo masła i smalcu ze skwarkami (a faktycznie jadła!), to
zmiany genetyczne, jakie wskutek tego u niej nastąpiły, mogą (nie muszą) dotknąć mnie
osobiście. Jej epigenom – jej „molekularna pamięć komórkowa” – może być przekazana mnie
i nieść podwyższone ryzyko choroby, które może (lecz nie musi) być przekazywane kolejnym
pokoleniom. Tak tę kwestię wyjaśnia wspomniany na wstępie dr Mark Hyman. Innymi słowy,
epigenom mojej babci, którego cząsteczki były w określony sposób podoczepiane do helisy jej
DNA jak „markery”, wyznaczały lub regulowały ekspresję zestawów genów w komórkach jej
organizmu – jedne geny aktywowały, inne zaś wyciszały. Które cząsteczki epigenomu –
„dostrzegłszy” u mojej babci nadmiar masła i smalcu – zaznaczyły niczym „markery” czy
„znaczniki” skłonność do dziedziczenia przeze mnie (po babci) ryzyka do nadmiernego wzrostu
cholesterolu? Trudno na to odpowiedzieć.
Co więcej, wspomnianą skłonność mogę wykazywać, chociaż przez całe lata
zdecydowanie unikam nadmiaru niepożądanych tłuszczów! Podobnie ma się rzecz z czyjąś
tendencją do otyłości, mimo stosowania się do najlepszych zaleceń dietetycznych. No ale
przecież nie pamiętam szczegółów diety mojej umiłowanej babci... Co gorsza, to samo dotyczy
skłonności do zapadania na choroby nowotworowe. I znowu nie pamiętam detali sposobu
odżywiania się mojego ukochanego dziadka... No może czytelnicy pamiętają…? Ileż to
niespodzianek mogli przekazać nam w genomie zmodyfikowanym przez epigenom nasi
przodkowie! Aż strach się bać.
Epigenomy – Odcinek 2
3
Najlepiej jest jednak przejawiać nastawienie pozytywne i nie zakładać, że będziemy
dziedziczyć jakieś „skazy” przekazane nam w epigenomie przez naszych przodków. Nie wszyscy
fachowcy od biologii molekularnej patrzą w przyszłość badań epigeneteycznych
z rozczarowaniem. Nawet jeśli brać pod uwagę opinie umiarkowane, warto zauważyć, że
zdaniem niektórych badaczy (na przykład specjalistki Nessy Carey) czynniki epigenetyczne –
kojarzone z najróżniejszymi chorobami, a także z procesem starzenia się człowieka – mogą
pomóc ludziom. Zgłębianie tajników tej nowej sfery badań może bowiem doprowadzić do
opracowania skutecznych kuracji zdrowotnych i metod zwalczania schorzeń, w tym
nowotworów, co w rezultacie przyczyniłoby się do wydłużenia życia ludzkiego.
B
Uczeni
Inna część uczonych uważa, że czynniki epigenetyczne
– kojarzone z najróżniejszymi chorobami, a także ze
starzeniem się – mogą odegrać rolę pozytywną.
‘Zgłębianie tajników epigenetyki może prowadzić do
opracowania skutecznych kuracji zdrowotnych i
metod zwalczania chorób, w tym nowotworów, to zaś
przyczynić się może do przedłużenia życia człowieka’ –
uważa Nessa Carey
Jak wyjątkowo trudne mogą się okazać dogłębne badania w celu zsekwencjonowania
epigenomu (by ustalić, czy czynniki epigenetyczne pomogą w zwalczaniu wielu uciążliwych
chorób XXI wieku), znakomicie ukazuje stopień skomplikowania budowy naszego ciała –
a ściślej mówiąc, wnętrza komórek, aż do samego DNA. Zajmijmy się więc tymi zagadnieniami,
by uzmysłowić sobie, jakie trudności napotykają naukowcy, analizując struktury tak
mikroskopijne, jak chromosomy (cząsteczki DNA) czy genomy.
Temat ten będziemy kontynuować w odcinku 3.
Koniec odcinka 2
Opracowanie na stronę internetową: Zespół Biura Redkor.pl
Autor: Jan Dobromil Kędzior
Wszelkie prawa do tekstu i opracowania graficznego posiada autor materiału i Biuro Redkor.pl.
Korzystanie w celu publikacji zamieszczanych tutaj odcinków wymaga zaznaczenia źródła pochodzenia
tekstu (odwołanie do łącza internetowego strony), a najlepiej zgody Redkor.pl
To już kolejny odcinek artykułu
będącego ciekawym i obszernym opracowaniem z zakresu medycyny.
Odsyłacze do źródeł materiałów zostaną opublikowane
na koniec całej serii odcinków.
Strona główna: www.Redkor.pl