Epigenetické mechanizmy
Epigenetické mechanizmy
U človeka je niekoľko ciest ako sa prejavia epigenetické mechanizmy potlačením alebo aktiváciou našich génov. Najdôležitejšie sú metylácia DNA, chemické modifikácie histónov (proteínov okolo ktorých je v chromozómoch ovinutá DNA tvoriac štruktúry zvané nukleozómy) a s nimi súvisiace zmeny v usporiadaní chromatínu (hmoty, z ktorej sú zložené chromozómy) a činnosť malých nekódujúcich molekúl RNA.
Pri metylácii sa metylové skupiny buď naviažu na určité sekvencie DNA, alebo odstránia z určitých miest na molekule DNA a tak ovplyvňujú jej činnosť bez toho, aby sa menila štruktúra, resp. poradie nukleotidov DNA. V ľudských bunkách hrá metylácia a demetylácia DNA nezastupiteľnú úlohu pri vypínaní (inaktivácii) alebo zapínaní (aktivácii) špecifických génov počas celého života. Rôzne vonkajšie faktory môžu ovplyvniť miesto kam metylové značky na DNA nasadnú, a teda aj gény, ktorých prejav zablokujú.
Malé nekódujúce RNA najčastejšie zabraňujú expresii génu tak, že úplne rozštiepia mRNA, ktorá vznikla v prvej fáze expresie/prejavu génu, t. j. transkripcie. Expresia génov pozostáva z procesov prepisu/transkripcie a prekladu/translácie génov. Takto nemôže prebehnúť druhá fáza expresie - translácia, a tak je gén funkčne vyradený.
Okrem metylácie DNA a regulačneho vplyvu malých RNA, pri ktorých dochádza k zablokovaniu fungovania príslušného génu, majú na aktivitu génov veľký vplyv aj chemické modifikácie histónových proteínov (epimutácie, napr. ich metylácia, acetylácia, fosforylácia, atď.). Rozhodujú o tom, či sa DNA bude okolo histónov ovíjať voľne, alebo tesne, t. j., či bude prístupná alebo neprístupná pre proces transkripcie génov. Ak neprebieha transkripcia génu, znamená to, že príslušný gén v organizme vôbec "nepracuje", napriek tomu, že je prítomný. Pôvodne nefunkčné gény môže však "oživiť" acetylácia histónov. Keď sa na históny, okolo ktorých sa v chromozómoch pevne ovíja DNA (vytvárajúc štruktúru zvanú nukleozóm), naviažu epigenetické značky - acetylové skupiny, zovretie sa uvoľní a gén sa aktivuje.
Epigenetické zmeny hrajú dôležitú úlohu aj pri vzniku rôznych ochorení, napríklad rakoviny. Epigenetickými procesmi sú v rôznych typoch nádorov vyradené alebo naopak aktivované rôzne gény, čo poukazuje spolu s ich genetickými zmenami (mutáciami) na značné prepojenie molekulárnych mechanizmov podmieňujúcich vznik a vývoj onkologických ochorení.
Ukázalo sa, že v nádorových bunkách je metylácia DNA narušená. Pôvodne aktívne gény sú vyradené v dôsledku nadmernej metylácie predovšetkým v regulačných oblastiach génov. Všeobecne platí, že čím viac je regulačná oblasť génu metylovaná, tým je gén menej aktívny. Do skupiny génov vyradených nadmernou metyláciou patria predovšetkým tie, ktoré bránia vzniku nádoru, t. j. tumor-supresorové gény-t. j. gény, ktoré zastavujú nadmerné bunkové delenie, ako aj gény zodpovedné za opravu DNA. Naopak, mnohé pôvodne zablokované gény sa v nádorových bunkách začnú prepisovať v dôsledku nedostatočnej metylácie ich DNA. Medzi takto aktivované gény patria onkogénny - t. j. gény, ktoré stimulujú nadmerné bunkové delenie, retrotranspozóny (sekvencie DNA schopné sa presúvať z miesta na miesto) a ďalšie sekvencie, ktoré spôsobujú zvýšenú nestabilitu celej genetickej výbavy a lámavosť chromozómov.