ما هو علم التخلق؟ مفاتيح الفهم

ما أهمية الحمض النووي؟. الكود الجيني هو العنصر الأساسي في الحياة, أنه في حالة البشر ، فإنه يحتفظ بالمعلومات التي تسمح للكائن الحي بالتطور من بين ما يقرب من 20،000 الجينات التي تشكل الجينوم. جميع خلايا الجسم نفسه لديها نفس الحمض النووي.

إذا كيف يمكن أن تتصرف بشكل مختلف؟ أو بالأحرى ، كيف تكون الخلية العصبية وليست خلية كبدية ، إذا كانت تمثل الحمض النووي نفسه? الجواب يكمن في علم التخلق.

• مقالة ذات صلة: "علم الوراثة والسلوك: هل تقرر الجينات كيف نتصرف؟"

ما هو علم التخلق?

على الرغم من أنه يحتوي على المعلومات ، فإن سلسلة حمض الأكسجين الريبي النووي ليست هي كل شيء ، لأن هناك مكونًا مهمًا هو البيئة. هنا يأتي مصطلح علم التخلق ، "حول علم الوراثة" أو "إلى جانب علم الوراثة".

هناك عوامل خارج الشفرة الجينية التي تنظم التعبير عن الجينات المختلفة ، مع الحفاظ دائمًا على تسلسل الحمض النووي. إنها آلية لها أهميتها: إذا كانت جميع الجينات نشطة في نفس الوقت ، فلن يكون ذلك جيدًا ، حيث من الضروري التحكم في التعبير..

مصطلح علم التخلق صاغه عالم الوراثة الاسكتلندي كونراد هال وادينغتون في عام 1942 للإشارة إلى دراسة العلاقة بين الجينات والبيئة.

أعطيت لي صديقًا جيدًا بهذا المثال طريقة بسيطة لفهم التخليق: إذا اعتقدنا أن الحمض النووي مكتبة ، فإن الجينات عبارة عن كتب ، والتعبير الوراثي هو أمين المكتبة. لكن المكتبات نفسها ، والغبار ، والأرفف ، والحرائق ... كل ما يمنع أمين المكتبة أو يساعده في الوصول إلى الكتب ، سيكون علم التخلق.

الحقيقة هي ذلك يتكون الجينوم البشري من أكثر من 20000 جين, لكن هذه ليست دائما نشطة في نفس الوقت. اعتمادًا على نوع الخلية ، في أي مرحلة من مراحل تطور الكائن الحي أو حتى البيئة التي يعيش فيها الفرد ، سيكون هناك بعض الجينات النشطة والبعض الآخر لا. إن وجود مجموعة من البروتينات المسؤولة عن التحكم في تعبير الجينات دون تعديل تسلسل الحمض النووي ، أي دون التسبب في حدوث طفرات أو ترجمة نصية ، يسمح بذلك.

معرفة epigenome

وُلد مفهوم epigenome كنتيجة لظهور علم التخلق ، وليس أكثر من جميع المكونات التي تشكل جزءًا من هذا التنظيم للتعبير الجيني.

على عكس الجينوم ، الذي لا يزال مستقرًا وغير قابل للتغيير من الولادة إلى الشيخوخة (أو يجب أن يكون) ، فإن الجينوم الحيوي ديناميكي ومتغير. طوال التنمية يتغير, يمكن أن تتأثر بالبيئة, وليس هو نفسه حسب نوع الخلية. لوضع تأثير بيئي ، فقد لوحظ أن استهلاك التبغ له تأثير سلبي على الجينوم ، الذي يفضل ظهور السرطان.

قبل المتابعة ، هناك حاجة إلى استعراض موجز للوراثة لفهم الغرض من الحمض النووي. يحتوي الكود الوراثي على جينات ، لكن لهذا السبب بالذات لن يكون لذلك أي تبعات. بشكل عام ، من الضروري أن يسمى مجمع البروتين يقرأ بوليميريز الحمض النووي الريبي هذا الجين ويدخله إلى نوع آخر من سلسلة الأحماض النووية تسمى "messenger RNA" (mRNA) ، والذي يتكون فقط من جزء الجين الذي يقرأ.

من الضروري أن يتم ترجمة هذا الحمض النووي الريبي الذي تم الحصول عليه إلى المنتج النهائي ، والذي لا يعدو كونه بروتين ، يتكون من مركب جزيئي آخر يعرف باسم الريبوسوم ، والذي يجمع البروتين من الرنا الريباسي. وبعد أن أوضح كيف يعمل ، ما زلت.

الآليات اللاجينية

الحمض النووي عبارة عن بنية كبيرة للغاية ، يبلغ طولها في مترين حوالي 2 أمتار ، وهو أكبر بكثير من قطر أي خلية.

الطبيعة حكيمة وعثرت على طريقة لتقليص حجمها وتعبئتها بشكل كبير داخل نواة الخلية: بفضل البروتينات الهيكلية تسمى "هيستون", التي يتم تجميعها في مجموعات من ثمانية لتشكيل النواة ، ودعم سلسلة الحمض النووي للالتفاف حولها وتسهيل للطي.

سلسلة الحمض النووي ليست مضغوطة تمامًا ، مما يترك المزيد من الأجزاء المجانية للخلية للقيام بوظائفها. الحقيقة هي أن الطي يجعل قراءة جينات بوليميريز الحمض النووي الريبي أمرًا صعبًا ، لذلك لا يتم طيها دائمًا بنفس الطريقة في الخلايا المختلفة. من خلال عدم السماح بالوصول إلى بوليميريز RNA ، أنت كذلك ممارسة السيطرة على التعبير الجيني دون تعديل التسلسل.

سيكون الأمر بسيطًا للغاية لو كان الأمر مجرد هذا ، ولكن سيؤدي إلى ظهور الإبيجينوم كما أنه يستخدم علامات كيميائية. والأكثر شهرة هو ميثيل الحمض النووي ، والذي يتكون من رابطة مجموعة الميثيل (-CH3) بحمض الديوكسي ريبونوكلييك. يمكن لهذه العلامة ، بناءً على موضعها ، أن تحفز قراءة الجين وتمنعه ​​من الوصول إلى بوليميريز RNA..

هل الجينوم موروث؟?

الجينوم ، وهو ثابت ، موروث من كل من والدي الفرد. ولكن هل يحدث نفس الشيء مع الجينوم؟ لقد أثار هذا الموضوع الكثير من الجدل والشكوك.

تذكر أنه على عكس الشفرة الوراثية ، فإن epigenome ديناميكي. هناك مجموعات علمية مقتنعة بأنها موروثة ، والمثال الأكثر تكرارا هو حالة قرية في السويد يعيش فيها أحفاد الأجداد الذين عانوا من المجاعة لفترة أطول ، كما لو كانت نتيجة للتخلق.

تكمن المشكلة الرئيسية لهذا النوع من الدراسات في أنها لا تصف العملية ، ولكنها مجرد تخمينات بدون مظاهرة تحل الشك.

بالنسبة لأولئك الذين يعتقدون أن الجينوم غير موروث ، فإنهم يعتمدون على دراسة تكشف عن عائلة من الجينات وظيفتها الرئيسية هي أعد تشغيل epigenome في zygote. ومع ذلك ، توضح نفس الدراسة أن الجينوم لا يعيد التشغيل بالكامل ، لكن 5٪ من الجينات تهرب من هذه العملية ، تاركة بابًا صغيرًا.

أهمية علم التخلق

الأهمية التي تُعطى لدراسة علم التخلق هي أنه يمكن أن يكون الطريق إلى التحقيق وفهم عمليات الحياة مثل الشيخوخة ، والعمليات العقلية أو الخلايا الجذعية.

المجال الذي يتم فيه الحصول على مزيد من النتائج هو فهم بيولوجيا السرطان ، والبحث عن أهداف لتوليد علاجات دوائية جديدة لمكافحة هذا المرض.

شيخوخة

كما ذُكر سابقًا في النص ، يتغير الجينوم في كل خلية وفقًا لمرحلة تطور الشخص.

هناك دراسات أثبتت ذلك. على سبيل المثال ، فقد لوحظ ذلك يختلف الجينوم في الدماغ البشري من الولادة وحتى النضج ، بينما في مرحلة البلوغ وحتى سن الشيخوخة تبقى مستقرة. أثناء الشيخوخة ، هناك تغييرات مرة أخرى ، لكن هذه المرة هابطة بدلاً من الأعلى.

لقد ركزوا في هذه الدراسة على ميثيلات الحمض النووي ، ويرون أنهم تولدوا أكثر خلال فترة المراهقة وانخفضوا في سن الشيخوخة. في هذه الحالة, نقص مثيلة يعوق عمل بوليميريز الحمض النووي الريبي, مما يؤدي إلى انخفاض في الكفاءة من جانب الخلايا العصبية.

كتطبيق لفهم الشيخوخة ، هناك دراسة تستخدم أنماط مثيلة الحمض النووي في خلايا خط الدم كمؤشرات للعصر البيولوجي. في بعض الأحيان ، لا يتزامن العمر الزمني مع العصر البيولوجي ، وباستخدام هذا النمط يمكن للمرء أن يعرف صحة المريض ووفاته بطريقة أكثر واقعية.

السرطان والأمراض

السرطان هو خلية تتوقف لسبب ما عن تخصصها في أنسجة منشأها وتبدأ في التصرف كما لو كانت خلية غير متمايزة ، دون الحد من تكاثرها أو الانتقال إلى أنسجة أخرى.

منطقيا ، فمن الطبيعي أن نعتقد أن التغييرات في epigenome يمكن أن يسبب خلية لتصبح سرطانية من خلال التأثير على التعبير الجيني.

في الحمض النووي هناك الجينات المعروفة باسم "مثبطات السرطان". اسمه الخاص يشير إلى ما وظيفتها. حسنًا ، في بعض حالات السرطان ، لوحظ أن هذه الجينات يتم ميثليتها بحيث تعمل على تعطيل الجين..

في الوقت الحالي ، الهدف هو دراسة ما إذا كان علم التخلق يؤثر على أنواع أخرى من الأمراض. هناك أدلة تشير إلى أنه متورط أيضًا في تصلب الشرايين وفي بعض أنواع الأمراض العقلية.

التطبيقات الطبية

تركز صناعة المستحضرات الصيدلانية على epigenome ، والتي بفضل ديناميتها هي هدف عملي للعلاجات المستقبلية. ويجري بالفعل وضعها موضع التنفيذ العلاجات في بعض أنواع السرطان, أساسا في سرطان الدم والأورام اللمفاوية ، حيث يستهدف المخدرات مثيلة الحمض النووي.

تجدر الإشارة إلى أن هذا فعال طالما أن أصل السرطان غير جيني وليس آخر ، مثل حدوث طفرة.

ومع ذلك ، فإن التحدي الأكبر هو الحصول على جميع المعلومات حول الوراثة البشرية ، عن طريق تسلسل الجينوم البشري. مع معرفة أوسع ، في المستقبل هل يمكن أن تضع علاجات أكثر تخصيصا وفردية ، لتكون قادرة على معرفة احتياجات خلايا المنطقة التالفة في مريض معين.

العلم يحتاج الى مزيد من الوقت

علم التخلق هو مجال حديث العهد إلى حد ما وهناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لفهم الموضوع أكثر.

ما يجب أن يكون واضحا هو أن علم التخلق يتكون من لوائح التعبير الجيني التي لا تعدل تسلسل الحمض النووي. ليس من غير المألوف العثور على إشارات خاطئة إلى علم التخلق في حالات الطفرات ، على سبيل المثال.