Какво е епигеном?

Докато геномът е пълният код за синтеза на всички протеини, които съставляват човешко същество, епигеномът в своята най-проста форма представлява система от механизми, контролиращи активността на генома. Епигеномът е съставен от химични съединения и протеини, които се закачат за ДНК и променят не неговите нуклеотидни последователности, ами начина, по който клетките използват кодираните в тях инструкции. Някои от епигенетичните механизми включват ДНК метилиране и хидроксиметилиране, хистонова модификация и ремоделиране на хроматина.

 


Така, например, по време на ембрионалното и фетално развитие, епигеномът контролира клетъчната и тъканната диференциация, разделяйки генома на транскрипционно активни и латентни области. Освен това, по време на следващите етапи на развитие, епигеномът служи за постигане на систематична експресия и деактивиране на редица транскрибируеми гени, като по този начин определя фенотипа на клетката или на тъканта в специфичния житейски етап (пубертет, бременност, стареене).

 

Епигеномът и здравето на организма

Поради тази причина, през последните години учените се убеждават, че гените сами не могат да дадат пълно обяснение за наличието на някои комплексни заболявания, което отваря поле за изследване на епигенома като ключов функционален модификатор. С други думи, нарушаването на последователността или композицията на епигенетично регулираните гени може да доведе до сериозни последици за организма. Естествено, една от важните области на изследователски интереса са раковите заболявания. Тъй като промените в епигенома влияят върху генетичната активност, тези промени неминуемо могат да повлияят на неконтролируемия клетъчен растеж и имунните реакции.

 

При глиобластома, който представлява вид агресивен мозъчен тумор, медиците притежават известен успех в лечението на пациенти чрез метилиране на тяхното ДНК. В определени случаи това действа, защото метилирането блокира ген, който противодейства на активното вещество темозоломид, намиращо се в някои лекарства против рак. С други думи, по-вероятно е пациентите с глиобластома, чиито тумори имат такива метилирани гени, да реагират на темозоломид, отколкото пациентите, чиито туморни гени не са метилирани.

 

Епигеном и околна среда

Околната среда е тясно свързана с епигенетичните механизми. Един добър пример е диетата. Например пчелите работници и пчелите майки са генетично идентични, но разликата при тях опира до епигенетичната модификация на репродуктивните им гени, която се влияе в зависимост от това дали развиващата се пчела се храни с пчелно млечице или пчелен прашец. Що се отнася до хората и раковите заболявания, все повече доказателства сочат, че някои биоактивни хранителни компоненти, включително чаени полифеноли, генистеин от соя или изотиоцианати от растителни храни, могат да инхибират развитието на рак чрез намаляване на хиперметилирането в критични гени като р16 или RARβ.

 

Това обаче е само един ограничен пример. За да се състави пълен списък на възможните епигенетични промени, които могат да доведат до рак, изследователите от The Cancer Genome Atlas, които са подпомагани от Националните институти по здравеопазване, сравняват геномите и епигеномите на нормалните клетки с тези на раковите. Наред с други неща, те търсят промени в ДНК последователността и промени в броя на метиловите групи в ДНК. Разбирането на всички промени, които са отговорни за превръщането на нормална клетка в ракова, ще ускори разработването на нови и по-добри начини за диагностициране, лечение и профилактика на рака.