اصلاح اپی ژنتیک اپی ژنتیک: جهش بدون تغییر DNA

اپی ژنتیک شاخه ای نسبتاً جدید از علم زیست شناسی است و هنوز به اندازه ژنتیک شناخته نشده است. این به عنوان شاخه ای از ژنتیک شناخته می شود که تغییرات موروثی در فعالیت ژن را در طول توسعه یک ارگانیسم یا تقسیم سلولی مطالعه می کند.

تغییرات اپی ژنتیکی با بازآرایی توالی نوکلئوتیدی در اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) همراه نیست.

در بدن، عناصر تنظیم کننده مختلفی در خود ژنوم وجود دارد که عملکرد ژن ها را کنترل می کند، از جمله بسته به عوامل داخلی و خارجی. برای مدت طولانی، اپی ژنتیک به رسمیت شناخته نشد زیرا اطلاعات کمی در مورد ماهیت سیگنال های اپی ژنتیک و مکانیسم های اجرای آنها وجود داشت.

ساختار ژنوم انسان

در سال 2002، در نتیجه سال ها تلاش تعداد زیادی از دانشمندان از کشورهای مختلف، رمزگشایی ساختار دستگاه ارثی انسان که در مولکول اصلی DNA موجود است، به پایان رسید. این یکی از دستاوردهای برجسته زیست شناسی در آغاز قرن بیست و یکم است.

DNA که حاوی تمام اطلاعات ارثی در مورد یک موجود زنده است، ژنوم نامیده می شود. ژن ها نواحی فردی هستند که بخش بسیار کوچکی از ژنوم را اشغال می کنند، اما در عین حال اساس آن را تشکیل می دهند. هر ژن مسئول انتقال اطلاعات در مورد ساختار اسید ریبونوکلئیک (RNA) و پروتئین در بدن انسان است. ساختارهایی که اطلاعات ارثی را منتقل می کنند، توالی کدگذاری نامیده می شوند. پروژه ژنوم داده هایی تولید کرد که ژنوم انسان را حاوی بیش از 30000 ژن تخمین زد. در حال حاضر، به دلیل ظهور نتایج طیف سنجی جرمی جدید، تخمین زده می شود که ژنوم حاوی حدود 19000 ژن باشد.

اطلاعات ژنتیکی هر فرد در هسته سلول وجود دارد و در ساختارهای خاصی به نام کروموزوم قرار دارد. هر سلول سوماتیک شامل دو مجموعه کامل کروموزوم (دیپلوئید) است. هر مجموعه منفرد (هاپلوئید) شامل 23 کروموزوم - 22 کروموزوم معمولی (اتوزوم) و هر کدام یک کروموزوم جنسی - X یا Y است.

مولکول‌های DNA که در تمام کروموزوم‌های هر سلول انسانی وجود دارند، دو زنجیره پلیمری هستند که به شکل یک مارپیچ دوتایی منظم پیچیده شده‌اند.

هر دو زنجیره توسط چهار پایه با هم نگه داشته می شوند: آدنین (A)، سیتوزین (C)، گوانین (G) و تیامین (T). علاوه بر این، پایه A در یک زنجیره فقط می تواند به پایه T در زنجیره دیگر متصل شود و به طور مشابه، پایه G می تواند به پایه C متصل شود. به این اصل جفت شدن پایه می گویند. در انواع دیگر، جفت شدن کل یکپارچگی DNA را مختل می کند.

DNA در یک مجتمع صمیمی با پروتئین های تخصصی وجود دارد و آنها با هم کروماتین را می سازند.

هیستون ها نوکلئوپروتئین هایی هستند که اجزای اصلی کروماتین هستند. آنها با تشکیل مواد جدید با پیوستن دو عنصر ساختاری به یک کمپلکس (دایمر) مشخص می‌شوند که این ویژگی برای اصلاح و تنظیم اپی ژنتیک بعدی است.

DNA که اطلاعات ژنتیکی را ذخیره می‌کند، با هر تقسیم سلولی خود تولید مثل می‌کند (دو برابر می‌شود)، یعنی کپی‌های دقیقی از خود می‌سازد (تکثیر). در طی تقسیم سلولی، پیوندهای بین دو رشته مارپیچ دوگانه DNA شکسته شده و رشته های مارپیچ از هم جدا می شوند. سپس یک رشته دختری از DNA روی هر یک از آنها ساخته می شود. در نتیجه، مولکول DNA دو برابر می شود و سلول های دختر تشکیل می شوند.

DNA به عنوان الگویی عمل می کند که سنتز RNA های مختلف (رونویسی) روی آن انجام می شود. این فرآیند (تکثیر و رونویسی) در هسته سلول انجام می‌شود و با ناحیه‌ای از ژن به نام پروموتر آغاز می‌شود، جایی که کمپلکس‌های پروتئینی به کپی DNA متصل می‌شوند و RNA پیام‌رسان (mRNA) را تشکیل می‌دهند.

به نوبه خود، دومی نه تنها به عنوان حامل اطلاعات DNA، بلکه به عنوان حامل این اطلاعات برای سنتز مولکول های پروتئین روی ریبوزوم ها (فرایند ترجمه) عمل می کند.

در حال حاضر مشخص شده است که مناطق کد کننده پروتئین ژن انسانی (اگزون ها) تنها 1.5 درصد از ژنوم را اشغال می کنند. بیشتر ژنوم مربوط به ژن نیست و از نظر انتقال اطلاعات بی اثر است. مناطق ژنی شناسایی شده که برای پروتئین ها کد نمی کنند، اینترون نامیده می شوند.

اولین کپی mRNA تولید شده از DNA شامل کل مجموعه اگزون ها و اینترون ها است. پس از این، کمپلکس‌های پروتئینی تخصصی تمام توالی‌های اینترون را حذف کرده و اگزون‌ها را به هم می‌پیوندند. این فرآیند ویرایش را اسپلایسینگ می نامند.

اپی ژنتیک مکانیزمی را توضیح می دهد که به وسیله آن یک سلول قادر به کنترل سنتز پروتئینی است که تولید می کند، ابتدا با تعیین اینکه چند نسخه از mRNA می تواند از DNA ساخته شود.

بنابراین، ژنوم یک قطعه یخ زده از DNA نیست، بلکه یک ساختار پویا است، یک مخزن اطلاعاتی که نمی توان آن را فقط به ژن تقلیل داد.

رشد و عملکرد تک تک سلول ها و ارگانیسم به عنوان یک کل به طور خودکار در یک ژنوم برنامه ریزی نمی شود، بلکه به بسیاری از عوامل مختلف داخلی و خارجی بستگی دارد. همانطور که دانش انباشته می شود، مشخص می شود که در خود ژنوم چندین عنصر تنظیم کننده وجود دارد که عملکرد ژن ها را کنترل می کند. این موضوع اکنون توسط بسیاری از مطالعات تجربی روی حیوانات تایید شده است.

هنگام تقسیم در طی میتوز، سلول‌های دختر می‌توانند نه تنها اطلاعات ژنتیکی مستقیم را در قالب یک نسخه جدید از همه ژن‌ها، بلکه سطح مشخصی از فعالیت خود را از والدین خود به ارث ببرند. به این نوع توارث اطلاعات ژنتیکی، ارث اپی ژنتیکی می گویند.

مکانیسم های اپی ژنتیکی تنظیم ژن

موضوع اپی ژنتیک مطالعه وراثت فعالیت ژنی است که با تغییرات در ساختار اولیه DNA آنها مرتبط نیست. تغییرات اپی ژنتیکی با هدف انطباق بدن با شرایط در حال تغییر وجودش انجام می شود.

اصطلاح "اپی ژنتیک" برای اولین بار توسط ژنتیک انگلیسی Waddington در سال 1942 ارائه شد. تفاوت بین مکانیسم های ژنتیکی و اپی ژنتیکی وراثت در پایداری و تکرارپذیری اثرات نهفته است.

صفات ژنتیکی به طور نامحدود ثابت می شوند تا زمانی که یک جهش در ژن رخ دهد. تغییرات اپی ژنتیکی معمولاً در طول عمر یک نسل از ارگانیسم در سلول ها منعکس می شود. هنگامی که این تغییرات به نسل های بعدی منتقل می شود، می توان آنها را در 3-4 نسل تکثیر کرد و سپس در صورت از بین رفتن عامل محرک، این دگرگونی ها از بین می روند.

اساس مولکولی اپی ژنتیک با اصلاح دستگاه ژنتیکی مشخص می شود، یعنی فعال سازی و سرکوب ژن هایی که بر توالی اولیه نوکلئوتیدهای DNA تأثیر نمی گذارند.

تنظیم اپی ژنتیکی ژن ها در سطح رونویسی (زمان و ماهیت رونویسی ژن)، در هنگام انتخاب mRNA های بالغ برای انتقال به سیتوپلاسم، در حین انتخاب mRNA در سیتوپلاسم برای ترجمه روی ریبوزوم ها، بی ثباتی انواع خاصی انجام می شود. mRNA در سیتوپلاسم، فعال سازی انتخابی، غیر فعال شدن مولکول های پروتئین پس از سنتز آنها.

مجموعه نشانگرهای اپی ژنتیک نشان دهنده اپی ژنوم است. تحولات اپی ژنتیکی می تواند بر فنوتیپ تأثیر بگذارد.

اپی ژنتیک نقش مهمی در عملکرد سلول‌های سالم، تضمین فعال‌سازی و سرکوب ژن‌ها، کنترل ترانسپوزون‌ها، یعنی بخش‌هایی از DNA که می‌توانند در ژنوم حرکت کنند، و همچنین در تبادل مواد ژنتیکی در کروموزوم‌ها ایفا می‌کند.

مکانیسم‌های اپی ژنتیکی در نقش‌بندی ژنومی نقش دارند، فرآیندی که در آن بیان ژن‌های خاصی بسته به اینکه آلل‌ها از کدام پدر و مادر آمده‌اند، رخ می‌دهد. چاپ از طریق فرآیند متیلاسیون DNA در پروموترها انجام می شود که در نتیجه رونویسی ژن مسدود می شود.

مکانیسم های اپی ژنتیک شروع فرآیندها در کروماتین را از طریق تغییرات هیستون و متیلاسیون DNA تضمین می کند. در طول دو دهه گذشته، ایده ها در مورد مکانیسم های تنظیم رونویسی در یوکاریوت ها به طور قابل توجهی تغییر کرده است. مدل کلاسیک فرض می‌کرد که سطح بیان توسط فاکتورهای رونویسی تعیین می‌شود که به مناطق تنظیم‌کننده ژن متصل می‌شوند، که سنتز RNA پیام‌رسان را آغاز می‌کند. هیستون ها و پروتئین های غیر هیستونی نقش یک ساختار بسته بندی غیرفعال را برای اطمینان از بسته بندی فشرده DNA در هسته بازی می کنند.

مطالعات بعدی نقش هیستون ها را در تنظیم ترجمه نشان داد. به اصطلاح کد هیستون کشف شد، یعنی اصلاحی از هیستون ها که در مناطق مختلف ژنوم متفاوت است. کدهای هیستون اصلاح شده می تواند منجر به فعال شدن و سرکوب ژن ها شود.

بخش‌های مختلف ساختار ژنوم در معرض تغییرات قرار دارند. گروه های متیل، استیل، فسفات و مولکول های پروتئینی بزرگتر می توانند به باقی مانده های انتهایی متصل شوند.

تمام تغییرات قابل برگشت هستند و برای هر کدام آنزیم هایی وجود دارد که آنها را نصب یا حذف می کنند.

متیلاسیون DNA

در پستانداران، متیلاسیون DNA (یک مکانیسم اپی ژنتیک) زودتر از سایرین مورد مطالعه قرار گرفت. نشان داده شده است که با سرکوب ژنی ارتباط دارد. داده های تجربی نشان می دهد که متیلاسیون DNA یک مکانیسم محافظتی است که بخش قابل توجهی از ژنوم طبیعت خارجی (ویروس ها و غیره) را سرکوب می کند.

متیلاسیون DNA در سلول تمام فرآیندهای ژنتیکی را کنترل می کند: همانندسازی، ترمیم، نوترکیب، رونویسی و غیرفعال کردن کروموزوم X. گروه های متیل برهمکنش های DNA-پروتئین را مختل می کنند و از اتصال فاکتورهای رونویسی جلوگیری می کنند. متیلاسیون DNA بر ساختار کروماتین تأثیر می گذارد و سرکوبگرهای رونویسی را مسدود می کند.

در واقع، افزایش سطح متیلاسیون DNA با افزایش نسبی محتوای DNA غیر کد کننده و تکراری در ژنوم یوکاریوت های بالاتر ارتباط دارد. شواهد تجربی نشان می دهد که این اتفاق می افتد زیرا متیلاسیون DNA در درجه اول به عنوان یک مکانیسم دفاعی برای سرکوب بخش قابل توجهی از ژنوم با منشا خارجی (عناصر جابجایی تکرار شده، توالی های ویروسی، سایر توالی های تکراری) عمل می کند.

مشخصات متیلاسیون - فعال یا مهار - بسته به عوامل محیطی تغییر می کند. اثر متیلاسیون DNA بر ساختار کروماتین برای رشد و عملکرد یک ارگانیسم سالم به منظور سرکوب بخش قابل توجهی از ژنوم با منشاء خارجی، یعنی عناصر گذرای تکرار شده، ویروسی و سایر توالی های تکراری اهمیت زیادی دارد.

متیلاسیون DNA از طریق یک واکنش شیمیایی برگشت پذیر از باز نیتروژنی، سیتوزین، رخ می دهد، که منجر به افزودن یک گروه متیل CH3 به کربن برای تشکیل متیل سیتوزین می شود. این فرآیند توسط آنزیم های DNA متیل ترانسفراز کاتالیز می شود. متیلاسیون سیتوزین به گوانین نیاز دارد و در نتیجه دو نوکلئوتید تشکیل می شود که توسط یک فسفات (CpG) از هم جدا می شوند.

خوشه های توالی CpG غیرفعال جزایر CpG نامیده می شوند. دومی به طور نابرابر در ژنوم نشان داده می شود. بیشتر آنها در پروموترهای ژنی شناسایی می شوند. متیلاسیون DNA در پروموترهای ژن، در نواحی رونویسی شده و همچنین در فضاهای بین ژنی رخ می دهد.

جزایر هیپرمتیله باعث غیرفعال شدن ژن می شوند که برهمکنش پروتئین های تنظیم کننده با پروموترها را مختل می کند.

متیلاسیون DNA تأثیر عمیقی بر بیان ژن و در نهایت بر عملکرد سلول ها، بافت ها و بدن به عنوان یک کل دارد. رابطه مستقیمی بین سطح بالای متیلاسیون DNA و تعداد ژن های سرکوب شده ایجاد شده است.

حذف گروه های متیل از DNA در نتیجه عدم وجود فعالیت متیلاز (دمیلاسیون غیرفعال) پس از همانندسازی DNA رخ می دهد. دی متیلاسیون فعال شامل یک سیستم آنزیمی است که 5-متیل سیتوزین را مستقل از همانندسازی به سیتوزین تبدیل می کند. مشخصات متیلاسیون بسته به عوامل محیطی که سلول در آن قرار دارد تغییر می کند.

از دست دادن توانایی حفظ متیلاسیون DNA می تواند منجر به نقص ایمنی، بدخیمی ها و سایر بیماری ها شود.

برای مدت طولانی، مکانیسم و ​​آنزیم‌های دخیل در فرآیند دمتیلاسیون فعال DNA ناشناخته باقی ماندند.

استیلاسیون هیستون

تعداد زیادی اصلاحات پس از ترجمه هیستون ها وجود دارد که کروماتین را تشکیل می دهند. در دهه 1960، وینسنت آلفری استیلاسیون و فسفوریلاسیون هیستون را از بسیاری از یوکاریوت ها شناسایی کرد.

آنزیم های استیلاسیون هیستون و دی استیلاسیون (استیل ترانسفرازها) در طول رونویسی نقش دارند. این آنزیم ها استیلاسیون هیستون های موضعی را کاتالیز می کنند. هیستون داستیلازها رونویسی را سرکوب می کنند.

اثر استیلاسیون تضعیف پیوند بین DNA و هیستون ها به دلیل تغییر بار است که منجر به دسترسی کروماتین به فاکتورهای رونویسی می شود.

استیلاسیون افزودن یک گروه شیمیایی استیل (اسید آمینه لیزین) به یک محل آزاد روی هیستون است. مانند متیلاسیون DNA، استیلاسیون لیزین یک مکانیسم اپی ژنتیکی برای تغییر بیان ژن بدون تأثیر بر توالی ژن اصلی است. الگویی که بر اساس آن تغییراتی در پروتئین های هسته ای رخ می دهد، کد هیستون نامیده می شود.

تغییرات هیستون اساساً با متیلاسیون DNA متفاوت است. متیلاسیون DNA یک مداخله اپی ژنتیکی بسیار پایدار است که در اکثر موارد به احتمال زیاد برطرف می شود.

اکثریت قریب به اتفاق اصلاحات هیستون متغیرتر هستند. آنها بر تنظیم بیان ژن، حفظ ساختار کروماتین، تمایز سلولی، سرطان زایی، توسعه بیماری های ژنتیکی، پیری، ترمیم DNA، تکثیر و ترجمه تأثیر می گذارند. اگر تغییرات هیستون برای سلول مفید باشد، می توانند برای مدت طولانی دوام بیاورند.

یکی از مکانیسم های تعامل بین سیتوپلاسم و هسته، فسفوریلاسیون و/یا دفسفوریلاسیون فاکتورهای رونویسی است. هیستون ها جزو اولین پروتئین هایی بودند که فسفریله شده بودند. این کار با کمک پروتئین کینازها انجام می شود.

ژن ها تحت کنترل فاکتورهای رونویسی قابل فسفریلاسیون هستند، از جمله ژن هایی که تکثیر سلولی را تنظیم می کنند. با چنین تغییراتی، تغییرات ساختاری در مولکول های پروتئین کروموزومی رخ می دهد که منجر به تغییرات عملکردی در کروماتین می شود.

علاوه بر تغییرات پس از ترجمه هیستون ها که در بالا توضیح داده شد، پروتئین های بزرگتری مانند یوبیکوئیتین، SUMO و غیره وجود دارند که می توانند از طریق پیوندهای کووالانسی به گروه های جانبی آمینو پروتئین هدف متصل شوند و بر فعالیت آنها تأثیر بگذارند.

تغییرات اپی ژنتیکی می تواند ارثی باشد (ارث اپی ژنتیک تراریخته). با این حال، برخلاف اطلاعات ژنتیکی، تغییرات اپی ژنتیکی را می توان در 3-4 نسل بازتولید کرد و در صورت عدم وجود عامل تحریک کننده این تغییرات، از بین می روند. انتقال اطلاعات اپی ژنتیک در طول فرآیند میوز (تقسیم هسته سلول با نصف شدن تعداد کروموزوم ها) یا میتوز (تقسیم سلولی) اتفاق می افتد.

تغییرات هیستون در فرآیندهای طبیعی و بیماری نقش اساسی دارد.

RNA های تنظیمی

مولکول های RNA وظایف بسیاری را در سلول انجام می دهند. یکی از آنها تنظیم بیان ژن است. RNA های تنظیمی، که شامل RNA های ضد حس (aRNA)، میکرو RNA ها (miRNAs) و RNA های تداخلی کوچک (siRNAs) هستند، مسئول این عملکرد هستند.

مکانیسم عمل RNA های تنظیمی مختلف مشابه است و شامل سرکوب بیان ژن است که از طریق افزودن مکمل RNA تنظیمی به mRNA و تشکیل یک مولکول دو رشته ای (dsRNA) تحقق می یابد. تشکیل dsRNA خود منجر به اختلال در اتصال mRNA به ریبوزوم یا سایر عوامل تنظیمی می شود و ترجمه را سرکوب می کند. همچنین، پس از تشکیل یک دوبلکس، پدیده تداخل RNA ممکن است خود را نشان دهد - آنزیم Dicer، با شناسایی RNA دو رشته ای در سلول، آن را به قطعات "برش" می دهد. یکی از زنجیره‌های چنین قطعه‌ای (siRNA) توسط کمپلکس پروتئینی RISC (کمپلکس خاموش‌کننده ناشی از RNA) محدود می‌شود.

در نتیجه فعالیت RISC، یک قطعه RNA تک رشته ای به دنباله مکمل یک مولکول mRNA متصل می شود و باعث می شود mRNA توسط پروتئینی از خانواده Argonaute بریده شود. این رویدادها منجر به سرکوب بیان ژن مربوطه می شود.

عملکردهای فیزیولوژیکی RNAهای تنظیمی متنوع است - آنها به عنوان تنظیم کننده اصلی غیر پروتئینی انتوژنز عمل می کنند و طرح "کلاسیک" تنظیم ژن را تکمیل می کنند.

چاپ ژنومیک

یک فرد دو نسخه از هر ژن دارد که یکی از مادر و دیگری از پدر به ارث می رسد. هر دو نسخه از هر ژن پتانسیل فعال بودن در هر سلول را دارند. نقش ژنومی بیان انتخابی اپی ژنتیکی تنها یکی از ژن های آللی است که از والدین به ارث رسیده است. چاپ ژنومی بر فرزندان پسر و ماده تأثیر می گذارد. بنابراین، یک ژن حک شده که روی کروموزوم مادری فعال است، روی کروموزوم مادری فعال و روی کروموزوم پدری در تمام کودکان دختر و پسر فعال خواهد بود. ژن‌هایی که در معرض چاپ ژنومی قرار می‌گیرند، عمدتاً فاکتورهایی را رمزگذاری می‌کنند که رشد جنینی و نوزادی را تنظیم می‌کنند.

چاپ یک سیستم پیچیده است که می تواند خراب شود. در بسیاری از بیماران مبتلا به حذف کروموزومی (از دست دادن بخشی از کروموزوم ها) چاپ کردن مشاهده می شود. بیماری های شناخته شده ای وجود دارد که به دلیل اختلال در عملکرد مکانیسم چاپ در انسان رخ می دهد.

پریون ها

در دهه گذشته، توجه به پریون ها جلب شده است، پروتئین هایی که می توانند تغییرات فنوتیپی ارثی را بدون تغییر توالی نوکلئوتیدی DNA ایجاد کنند. در پستانداران، پروتئین پریون در سطح سلول ها قرار دارد. تحت شرایط خاص، شکل طبیعی پریون ها می تواند تغییر کند، که فعالیت این پروتئین را تعدیل می کند.

ویکنر ابراز اطمینان کرد که این دسته از پروتئین ها یکی از بسیاری از پروتئین ها هستند که گروه جدیدی از مکانیسم های اپی ژنتیکی را تشکیل می دهند که نیاز به مطالعه بیشتر دارند. این می تواند در حالت طبیعی باشد، اما در حالت تغییر یافته، پروتئین های پریون می توانند پخش شوند، یعنی عفونی شوند.

در ابتدا، پریون ها به عنوان عوامل عفونی از نوع جدیدی کشف شدند، اما اکنون اعتقاد بر این است که آنها یک پدیده بیولوژیکی عمومی را نشان می دهند و حامل نوع جدیدی از اطلاعات ذخیره شده در ترکیب پروتئین هستند. پدیده پریون زمینه ساز وراثت اپی ژنتیک و تنظیم بیان ژن در سطح پس از ترجمه است.

اپی ژنتیک در طب عملی

تغییرات اپی ژنتیکی تمام مراحل رشد و فعالیت عملکردی سلول ها را کنترل می کند. اختلال در مکانیسم های تنظیم اپی ژنتیک به طور مستقیم یا غیر مستقیم با بسیاری از بیماری ها مرتبط است.

بیماری‌های با علت اپی ژنتیک شامل بیماری‌های چاپی است که به نوبه خود به ژنتیک و کروموزومی تقسیم می‌شوند؛ در حال حاضر در مجموع 24 نوزولوژی وجود دارد.

در بیماری های نشان دادن ژن، بیان تک آللی در جایگاه های کروموزومی یکی از والدین مشاهده می شود. علت آن جهش‌های نقطه‌ای در ژن‌ها است که بسته به منشاء مادری و پدری به طور متفاوت بیان می‌شوند و منجر به متیلاسیون خاص بازهای سیتوزینی در مولکول DNA می‌شوند. اینها عبارتند از: سندرم پرادر-ویلی (حذف در کروموزوم 15 پدری) - که با بدشکلی جمجمه-صورتی، کوتاهی قد، چاقی، هیپوتونی عضلانی، هیپوگنادیسم، هیپوپیگمانتاسیون و عقب ماندگی ذهنی آشکار می شود. سندرم آنجلمن (حذف یک منطقه بحرانی واقع در کروموزوم 15 مادر) که علائم اصلی آن میکروبراکی سفالی، بزرگ شدن فک پایین، زبان بیرون زده، ماکروستومی، دندان های پراکنده، هیپوپیگمانتاسیون است. سندرم بکویت-ویدمن (اختلال متیلاسیون در بازوی کوتاه کروموزوم 11) که با سه گانه کلاسیک شامل ماکروزومی، امفالوسل، ماکروگلوسیا و غیره ظاهر می شود.

مهم ترین عوامل موثر بر اپی ژنوم شامل تغذیه، فعالیت بدنی، سموم، ویروس ها، پرتوهای یونیزان و غیره است. یک دوره حساس به تغییرات در اپی ژنوم، دوره قبل از تولد (به ویژه دو ماه پس از لقاح) و سه ماه اول پس از تولد است. . در طول جنین زایی اولیه، ژنوم بسیاری از تغییرات اپی ژنتیکی دریافت شده از نسل های قبلی را حذف می کند. اما روند برنامه ریزی مجدد در طول زندگی ادامه می یابد.

بیماری هایی که اختلال در تنظیم ژن بخشی از پاتوژنز است شامل برخی از انواع تومورها، دیابت شیرین، چاقی، آسم برونش، انواع بیماری های دژنراتیو و سایر بیماری ها می شود.

اپیگون در سرطان با تغییرات کلی در متیلاسیون DNA، اصلاح هیستون، و همچنین تغییرات در نمایه بیان آنزیم های اصلاح کننده کروماتین مشخص می شود.

فرآیندهای تومور با غیرفعال شدن از طریق هایپرمتیلاسیون ژن های سرکوبگر کلیدی و از طریق هیپومتیلاسیون با فعال شدن تعدادی انکوژن، فاکتورهای رشد (IGF2، TGF) و عناصر تکرار شونده متحرک واقع در مناطق هتروکروماتین مشخص می شوند.

بنابراین، در 19٪ موارد تومورهای کلیه هایپرنفروئید، DNA جزایر CpG هیپرمتیله شده بود، و در سرطان سینه و سرطان ریه سلول غیر کوچک، رابطه ای بین سطوح استیلاسیون هیستون و بیان یک سرکوب کننده تومور یافت شد - هرچه سطوح استیلاسیون کمتر باشد، بیان ژن ضعیف تر است.

در حال حاضر داروهای ضد توموری مبتنی بر سرکوب فعالیت DNA متیل ترانسفرازها توسعه یافته و در عمل به کار گرفته شده اند که منجر به کاهش متیلاسیون DNA، فعال شدن ژن های سرکوبگر تومور و کاهش سرعت تکثیر سلول های تومور می شود. بنابراین، برای درمان سندرم میلودیسپلاستیک، از داروهای دسیتابین (دسیتابین) و آزاسیتیدین (آزاسیتیدین) در درمان پیچیده استفاده می شود. از سال 2015، Panibinostat، یک مهارکننده هیستون دی اسیتیلاز، در ترکیب با شیمی درمانی کلاسیک برای درمان مولتیپل میلوما استفاده شده است. این داروها بر اساس مطالعات بالینی، تأثیر مثبت آشکاری بر میزان بقا و کیفیت زندگی بیماران دارند.

تغییرات در بیان ژن های خاص نیز می تواند در نتیجه عمل عوامل محیطی بر روی سلول رخ دهد. به اصطلاح "فرضیه فنوتیپ صرفه جو" در ایجاد دیابت نوع 2 و چاقی نقش دارد که بر اساس آن کمبود مواد مغذی در طول رشد جنینی منجر به ایجاد یک فنوتیپ پاتولوژیک می شود. در مدل های حیوانی، یک ناحیه DNA (محل Pdx1) شناسایی شد که در آن، تحت تأثیر سوء تغذیه، سطح استیلاسیون هیستون کاهش یافت، در حالی که کاهش سرعت در تقسیم و اختلال در تمایز سلول های B جزایر لانگرهانس و توسعه وضعیتی مشابه دیابت نوع 2 مشاهده شد.

قابلیت های تشخیصی اپی ژنتیک نیز به طور فعال در حال توسعه است. فناوری های جدیدی در حال ظهور هستند که می توانند تغییرات اپی ژنتیکی (سطح متیلاسیون DNA، بیان microRNA، تغییرات پس از ترجمه هیستون ها و غیره) را تجزیه و تحلیل کنند، مانند رسوب ایمنی کروماتین (CHIP)، فلوسیتومتری و اسکن لیزری، که دلیلی برای این باور است که نشانگرهای زیستی این کار را انجام خواهند داد. در آینده نزدیک برای مطالعه بیماری های نورودژنراتیو، بیماری های نادر، چند عاملی و نئوپلاسم های بدخیم شناسایی و به عنوان روش های تشخیص آزمایشگاهی معرفی شوند.

بنابراین، اپی ژنتیک در حال حاضر به سرعت در حال توسعه است. پیشرفت در زیست شناسی و پزشکی با آن همراه است.

ادبیات

1. ازکردیا آی.، خوان دی.، رودریگز جی. ام.و همکاران چندین رشته شواهد نشان می دهد که ممکن است کمتر از 19000 ژن کد کننده پروتئین انسانی وجود داشته باشد // ژنتیک مولکولی انسان. 2014، 23 (22): 5866-5878.
2. کنسرسیوم بین المللی توالی ژنوم انسانی توالی یابی و تجزیه و تحلیل اولیه ژنوم انسان // طبیعت. 2001، فوریه 409 (6822): 860-921.
3. ژوان دی، هان کیو، تو کیو.و همکاران مدولاسیون اپی ژنتیک در پریودنتیت: تعامل آدیپونکتین و محور JMJD3-IRF4 در ماکروفاژها // مجله فیزیولوژی سلولی. مه 2016; 231 (5): 1090-1096.
4. وادینگتون سی اچ. Epigenotpye // تلاش. 1942; 18-20.
5. بوچکوف N. P.ژنتیک بالینی M.: Geotar.Med، 2001.
6. جنوین تی، آلیس سی دی.ترجمه کد هیستون // علم. 10 اوت 2001; 293 (5532): 1074-1080.
7. کووالنکو تی اف.متیلاسیون ژنوم پستانداران // پزشکی مولکولی. 2010. شماره 6. ص 21-29.
8. آلیس دی.، جنووین تی.، راینبرگ دی.اپی ژنتیک M.: Tekhnosphere، 2010.
9. تیلور پی دی، پستون ال.برنامه ریزی توسعه چاقی در پستانداران // فیزیولوژی تجربی. 1385. شماره 92. ص 287-298.
10. لوین بی.ژن ها M.: BINOM، 2012.
11. Plasschaert R. N.، Bartolomei M. S.نقش ژنومی در رشد، رشد، رفتار و سلول های بنیادی // توسعه. مه 2014; 141 (9): 1805-1813.
12. ویکنر آر بی، ادسکس اچ. ک.، راس ای. دی.و همکاران ژنتیک پریون: قوانین جدید برای نوع جدیدی از ژن // Annu Rev Genet. 2004; 38: 681-707.
13. موتووین جی آر.ژنتیک بالینی ژنومیک و پروتئومیکس آسیب شناسی ارثی: کتاب درسی. کمک هزینه ویرایش سوم، بازنگری شده. و اضافی 2010.
14. رومانتسوا تی. آی.اپیدمی چاقی: علل آشکار و محتمل // چاقی و متابولیسم. 1390، شماره 1، ص. 1-15.
15. بگین پی.، نادو ک. سی.تنظیم اپی ژنتیکی آسم و بیماری آلرژیک // Allergy Asthma Clin Immunol. 28 می 2014; 10 (1): 27.
16. مارتینز جی. ا.، میلاگرو اف آی.، کلیکامب ک. جی.، شالینسکه ک. ال.اپی ژنتیک در بافت چربی، چاقی، کاهش وزن و دیابت // پیشرفت در تغذیه. 1 ژانویه 2014; 5 (1): 71-81.
17. داوسون ام. ا.، کوزاریدس تی.اپی ژنتیک سرطان: از مکانیسم تا درمان // سلول. 6 جولای 2012; 150 (1): 12-27.
18. کامینسکاس ای.، فارل آ.، آبراهام اس.، بیرد آ.خلاصه تایید: آزاسیتیدین برای درمان زیرگروه های سندرم میلودیسپلاستیک // Clin Cancer Res. 15 مه 2005; 11 (10): 3604-3608.
19. Laubach J.P.، Moreau P.، San-Miguel J..F.، Richardson P.G. Panobinostat برای درمان مولتیپل میلوما // Clin Cancer Res. 1 نوامبر 2015; 21 (21): 4767-4773.
20. برامسویگ N. C.، Kaestner K. H.اپی ژنتیک و درمان دیابت: یک وعده محقق نشده؟ // Trends Endocrinol Metab. 2012، ژوئن; 23 (6): 286-291.
21. Sandovici I.، Hammerle C. M.، Ozanne S. E.، Constância M.برنامه ریزی اپی ژنتیک رشدی و محیطی پانکراس غدد درون ریز: عواقب دیابت نوع 2 // Cell Mol Life Sci. مه 2013; 70 (9): 1575-1595.
22. Szekvolgyi L.، Imre L.، Minh D. X.و همکاران رویکردهای میکروسکوپی فلوسایتومتری و اسکن لیزری در تحقیقات اپی ژنتیک // Methods Mol Biol. 2009; 567:99-111.

V.V. Smirnov 1, دکترای علوم پزشکی، استاد
G. E. Leonov

موسسه آموزشی بودجه دولتی فدرال دانشگاه تحقیقات ملی روسیه به نام. N. I. Pirogova، وزارت بهداشت فدراسیون روسیه،مسکو

یک موجود زنده با محیط خود در هنگام تشکیل یک فنوتیپ. او مکانیسم هایی را مطالعه می کند که بر اساس اطلاعات ژنتیکی موجود در یک سلول (زیگوت)، به دلیل بیان ژن های مختلف در انواع مختلف سلول ها، می توان یک ارگانیسم چند سلولی متشکل از سلول های تمایز یافته را انجام داد. لازم به ذکر است که بسیاری از محققان هنوز در مورد اپی ژنتیک شک دارند، زیرا در چارچوب آن امکان وراثت غیر ژنومی به عنوان یک پاسخ انطباقی به تغییرات محیطی مجاز است، که با پارادایم ژنوسنتریک غالب در حال حاضر در تضاد است.

مثال ها

یکی از نمونه‌های تغییرات اپی ژنتیکی در یوکاریوت‌ها، فرآیند تمایز سلولی است. در طول مورفوژنز، سلول‌های بنیادی همه‌توان دودمان‌های مختلف سلولی پرتوان جنین را تشکیل می‌دهند که به نوبه خود سلول‌های کاملاً تمایز یافته را ایجاد می‌کنند. به عبارت دیگر، یک تخمک بارور شده - زیگوت - از طریق تقسیمات متعدد به انواع مختلفی از سلول ها از جمله: نورون ها، سلول های ماهیچه ای، اپیتلیوم، اندوتلیوم عروقی و غیره تمایز می یابد. این امر با فعال کردن برخی از ژن ها و در عین حال مهار برخی از ژن ها با استفاده از مکانیسم های اپی ژنتیکی به دست می آید.

مثال دوم را می توان در voles نشان داد. در پاییز، قبل از هوای سرد، آنها با موهای بلندتر و ضخیم‌تر از فصل بهار متولد می‌شوند، اگرچه رشد داخل رحمی موش‌های «بهار» و «پاییز» در شرایط تقریباً یکسانی (دما، طول روز، رطوبت و غیره) اتفاق می‌افتد. . مطالعات نشان داده اند که سیگنالی که باعث تغییرات اپی ژنتیکی منجر به افزایش طول مو می شود، تغییر در گرادیان غلظت ملاتونین در خون است (در بهار کاهش می یابد و در پاییز افزایش می یابد). بنابراین، تغییرات تطبیقی ​​اپی ژنتیک (افزایش طول مو) حتی قبل از شروع هوای سرد ایجاد می شود که سازگاری با آن برای ارگانیسم مفید است.

ریشه شناسی و تعاریف

اصطلاح "اپی ژنتیک" (و همچنین "چشم انداز اپی ژنتیک") توسط کنراد وادینگتون در سال 1942 به عنوان مشتقی از دو واژه ژنتیک و اپی ژنتیک پیشنهاد شد. زمانی که وادینگتون این واژه را ابداع کرد، ماهیت فیزیکی ژن ها به طور کامل شناخته نشده بود، بنابراین از آن به عنوان یک مدل مفهومی برای چگونگی تعامل ژن ها با محیط خود برای تولید یک فنوتیپ استفاده کرد.

رابین هالیدی اپی ژنتیک را به عنوان «مطالعه مکانیسم‌های کنترل زمانی و مکانی فعالیت ژن در طول تکامل ارگانیسم‌ها» تعریف کرد. بنابراین، اصطلاح "اپی ژنتیک" را می توان برای توصیف هر عامل داخلی که بر رشد یک ارگانیسم تأثیر می گذارد، غیر از خود توالی DNA استفاده کرد.

کاربرد مدرن این کلمه در گفتمان علمی محدودتر است. پیشوند یونانی epi- در لغت به عواملی اشاره دارد که "بیش از" یا "علاوه بر" عوامل ژنتیکی عمل می کنند، به این معنی که عوامل اپی ژنتیک علاوه بر یا علاوه بر عوامل مولکولی سنتی وراثت عمل می کنند.

شباهت به کلمه "ژنتیک" باعث تشابهات بسیاری در استفاده از این اصطلاح شده است. "اپی ژنوم" مشابه اصطلاح "ژنوم" است و وضعیت کلی اپی ژنتیک سلول را تعریف می کند. استعاره "کد ژنتیکی" نیز اقتباس شده است و اصطلاح "کد اپی ژنتیک" برای توصیف مجموعه ای از ویژگی های اپی ژنتیکی که فنوتیپ های متنوعی را در سلول های مختلف ایجاد می کند، استفاده می شود. اصطلاح "epimutation" به طور گسترده استفاده می شود، که به تغییر در اپی ژنوم طبیعی ناشی از عوامل پراکنده، که در چندین نسل سلولی منتقل می شود، اشاره دارد.

اساس مولکولی اپی ژنتیک

اساس مولکولی اپی ژنتیک بسیار پیچیده است، اگرچه بر ساختار DNA تأثیر نمی گذارد، اما فعالیت ژن های خاصی را تغییر می دهد. این توضیح می دهد که چرا سلول های تمایز یافته یک ارگانیسم چند سلولی تنها ژن های لازم برای فعالیت های خاص خود را بیان می کنند. ویژگی خاص تغییرات اپی ژنتیک این است که از طریق تقسیم سلولی باقی می مانند. مشخص است که بیشتر تغییرات اپی ژنتیکی تنها در طول عمر یک ارگانیسم رخ می دهد. در عین حال، اگر تغییری در DNA در یک اسپرم یا تخمک رخ دهد، برخی از تظاهرات اپی ژنتیکی می توانند از نسلی به نسل دیگر منتقل شوند. این سوال را ایجاد می کند که آیا تغییرات اپی ژنتیکی در یک موجود زنده می تواند ساختار اصلی DNA آن را تغییر دهد؟ (به تکامل مراجعه کنید).

در چارچوب اپی ژنتیک، فرآیندهایی مانند پاراموتاسیون، نشانک‌گذاری ژنتیکی، چاپ ژنومی، غیرفعال‌سازی کروموزوم X، اثر موقعیت، اثرات مادری و همچنین سایر مکانیسم‌های تنظیم بیان ژن به طور گسترده مورد مطالعه قرار می‌گیرند.

مطالعات اپی ژنتیکی از طیف وسیعی از تکنیک‌های زیست‌شناسی مولکولی، از جمله رسوب ایمنی کروماتین (اصلاحات مختلف تراشه روی تراشه و چیپ-Seq)، هیبریداسیون درجا، آنزیم‌های محدودکننده حساس به متیلاسیون، شناسایی DNA آدنین متیل ترانسفراز (DamID) و بی سولفیت استفاده می‌کنند. علاوه بر این، استفاده از روش های بیوانفورماتیک (اپی ژنتیک کامپیوتری) نقش مهمی ایفا می کند.

مکانیسم ها

متیلاسیون DNA و بازسازی کروماتین

عوامل اپی ژنتیک بر فعالیت بیان ژن‌های خاص در سطوح مختلف تأثیر می‌گذارند که منجر به تغییر در فنوتیپ یک سلول یا ارگانیسم می‌شود. یکی از مکانیسم های این تأثیر، بازسازی کروماتین است. کروماتین مجموعه‌ای از DNA با پروتئین‌های هیستون است: DNA روی پروتئین‌های هیستونی زخمی می‌شود که توسط ساختارهای کروی (نوکلئوزوم‌ها) نشان داده می‌شوند و در نتیجه آن را در هسته فشرده می‌کنند. شدت بیان ژن بستگی به چگالی هیستون ها در مناطق فعال ژنوم دارد. بازسازی کروماتین فرآیندی است برای تغییر فعال "چگالی" نوکلئوزوم ها و میل ترکیبی هیستون ها به DNA. این امر به دو روشی که در زیر توضیح داده شده است به دست می آید.

متیلاسیون DNA

بهترین مکانیسم اپی ژنتیکی که تا به امروز مورد مطالعه قرار گرفته است متیلاسیون بازهای DNA سیتوزینی است. تحقیقات فشرده در مورد نقش متیلاسیون در تنظیم بیان ژنتیکی، از جمله در طول پیری، در دهه 70 قرن گذشته با کار پیشگام B. F. Vanyushin و G. D. Berdyshev و همکاران آغاز شد. فرآیند متیلاسیون DNA شامل افزودن یک گروه متیل به سیتوزین به عنوان بخشی از یک دی نوکلئوتید CpG در موقعیت C5 حلقه سیتوزین است. متیلاسیون DNA عمدتاً مشخصه یوکاریوت ها است. در انسان حدود 1 درصد از DNA ژنومی متیله است. سه آنزیم به نام متیل ترانسفرازهای DNA 1، 3a و 3b (DNMT1، DNMT3a و DNMT3b) مسئول فرآیند متیلاسیون DNA هستند. فرض بر این است که DNMT3a و DNMT3b متیل ترانسفرازهای de novo هستند که الگوی متیلاسیون DNA را در مراحل اولیه توسعه تشکیل می دهند و DNMT1 متیلاسیون DNA را در مراحل بعدی زندگی ارگانیسم انجام می دهد. عملکرد متیلاسیون فعال/غیرفعال کردن یک ژن است. در بیشتر موارد، متیلاسیون منجر به سرکوب فعالیت ژن می‌شود، به‌ویژه زمانی که نواحی پروموتور آن متیله شده باشند و دمتیلاسیون منجر به فعال شدن آن می‌شود. نشان داده شده است که حتی تغییرات جزئی در درجه متیلاسیون DNA می تواند به طور قابل توجهی سطح بیان ژنتیکی را تغییر دهد.

تغییرات هیستون

اگرچه تغییرات اسیدهای آمینه در هیستون ها در سراسر مولکول پروتئین رخ می دهد، تغییرات دم N بسیار بیشتر اتفاق می افتد. این تغییرات عبارتند از: فسفوریلاسیون، ubiquitylation، استیلاسیون، متیلاسیون، sumoylation. استیلاسیون بیشترین مطالعه شده اصلاح هیستون است. بنابراین، استیلاسیون لیزین های دنباله هیستون H3 توسط استیل ترانسفراز K14 و K9 با فعالیت رونویسی در این ناحیه از کروموزوم ارتباط دارد. این به این دلیل است که استیلاسیون لیزین بار مثبت خود را به خنثی تغییر می دهد و اتصال آن به گروه های فسفات با بار منفی در DNA را غیرممکن می کند. در نتیجه، هیستون‌ها از DNA جدا می‌شوند، که منجر به فرود روی DNA "برهنه" کمپلکس SWI/SNF و سایر عوامل رونویسی که باعث رونویسی می‌شوند، می‌شود. این یک مدل "سیس" از تنظیم اپی ژنتیک است.

هیستون ها می توانند حالت اصلاح شده خود را حفظ کرده و به عنوان الگویی برای اصلاح هیستون های جدید عمل کنند که پس از همانندسازی به DNA متصل می شوند.

مکانیسم تولید مثل علائم اپی ژنتیک برای متیلاسیون DNA بهتر از تغییرات هیستون مورد مطالعه قرار گرفته است. بنابراین، آنزیم DNMT1 میل ترکیبی بالایی برای 5-متیل سیتوزین دارد. هنگامی که DNMT1 یک "محل همی متیله" پیدا می کند (محلی که سیتوزین تنها در یک رشته DNA متیله شده است)، سیتوزین را در رشته دوم در همان محل متیله می کند.

پریون ها

میکرو RNA

اخیراً توجه زیادی به مطالعه نقش RNA مداخله گر کوچک (si-RNA) در فرآیندهای تنظیم فعالیت ژنتیکی جلب شده است. RNA های مداخله گر می توانند ثبات و ترجمه mRNA را با مدل سازی عملکرد پلی زومی و ساختار کروماتین تغییر دهند.

معنی

وراثت اپی ژنتیک در سلول های سوماتیک نقش مهمی در رشد یک ارگانیسم چند سلولی دارد. ژنوم همه سلول ها تقریباً یکسان است، در عین حال، یک ارگانیسم چند سلولی حاوی سلول های متفاوتی است که سیگنال های محیطی را به روش های مختلف درک می کنند و عملکردهای مختلفی را انجام می دهند. این عوامل اپی ژنتیک هستند که "حافظه سلولی" را فراهم می کنند.

دارو

هر دو پدیده ژنتیکی و اپی ژنتیکی تأثیر قابل توجهی بر سلامت انسان دارند. چندین بیماری شناخته شده وجود دارد که به دلیل اختلال در متیلاسیون ژن و همچنین به دلیل همی‌زیگوسیتی برای یک ژن در معرض چاپ ژنومی ایجاد می‌شوند. برای بسیاری از موجودات، ارتباط بین فعالیت استیلاسیون/داستیلاسیون هیستون و طول عمر ثابت شده است. شاید همین فرآیندها بر امید به زندگی انسان تأثیر بگذارد.

سیر تکاملی

اگرچه اپی ژنتیک اساساً در زمینه حافظه سلولی در نظر گرفته می شود، اما تعدادی از اثرات اپی ژنتیکی تراریخته نیز وجود دارد که در آن تغییرات ژنتیکی به فرزندان منتقل می شود. برخلاف جهش‌ها، تغییرات اپی ژنتیک برگشت‌پذیر هستند و احتمالاً می‌توانند هدفمند (تطبیقی) باشند. از آنجایی که اکثر آنها پس از چند نسل ناپدید می شوند، فقط می توانند اقتباس های موقتی باشند. امکان تأثیر اپی ژنتیک بر فرکانس جهش در یک ژن خاص نیز به طور فعال مورد بحث قرار گرفته است. نشان داده شده است که خانواده APOBEC/AID از پروتئین های سیتوزین دآمیناز با استفاده از مکانیسم های مولکولی مشابه در توارث ژنتیکی و اپی ژنتیکی نقش دارند. بیش از 100 مورد از پدیده های اپی ژنتیکی تراریخته در بسیاری از موجودات یافت شده است.

اثرات اپی ژنتیک در انسان

چاپ ژنومی و بیماری های مرتبط

برخی از بیماری‌های انسانی با نقش ژنومی مرتبط هستند، پدیده‌ای که در آن ژن‌های یکسان بسته به اینکه از کدام والد جنسی هستند، الگوهای متیلاسیون متفاوتی دارند. معروف ترین موارد بیماری های مرتبط با چاپ، سندرم آنجلمن و سندرم پرادر ویلی است. هر دو به دلیل حذف جزئی در ناحیه 15q ایجاد می شوند. این به دلیل وجود نقش ژنومی در این مکان است.

اثرات اپی ژنتیک تراریخته

مارکوس پمبری و همکارانش دریافتند که نوه‌ها (اما نه نوه‌های) مردانی که در قرن نوزدهم در سوئد در معرض قحطی قرار گرفته‌اند، کمتر به بیماری‌های قلبی عروقی مبتلا می‌شوند اما احتمال ابتلا به دیابت بیشتر است، که نویسنده پیشنهاد می‌کند که نمونه‌ای از وراثت اپی ژنتیک است. .

سرطان و اختلالات رشد

بسیاری از مواد دارای خواص سرطان زا اپی ژنتیک هستند: آنها منجر به افزایش بروز تومورها بدون نشان دادن اثر جهش زایی می شوند (به عنوان مثال: دی اتیل استیل بسترول آرسنیت، هگزا کلروبنزن و ترکیبات نیکل). بسیاری از تراتوژن ها، به ویژه دی اتیل استیل بسترول، در سطح اپی ژنتیکی اثرات خاصی بر روی جنین دارند.

تغییرات در استیلاسیون هیستون و متیلاسیون DNA با تغییر در فعالیت ژن های مختلف منجر به ایجاد سرطان پروستات می شود. فعالیت ژن در سرطان پروستات می تواند تحت تأثیر رژیم غذایی و سبک زندگی قرار گیرد.

در سال 2008، مؤسسه ملی بهداشت ایالات متحده اعلام کرد که 190 میلیون دلار برای تحقیقات اپی ژنتیک طی 5 سال آینده هزینه خواهد شد. به گفته برخی از محققانی که این بودجه را آغاز کرده اند، اپی ژنتیک ممکن است نقش بیشتری در درمان بیماری های انسانی نسبت به ژنتیک داشته باشد.

اپی ژنوم و پیری

در سال های اخیر، شواهد فزاینده ای جمع آوری شده است که فرآیندهای اپی ژنتیکی نقش مهمی در زندگی بعدی دارند. به طور خاص، تغییرات گسترده در الگوهای متیلاسیون با افزایش سن رخ می دهد. فرض بر این است که این فرآیندها تحت کنترل ژنتیکی هستند. به طور معمول، بیشترین تعداد بازهای سیتوزین متیله در DNA جدا شده از جنین یا حیوانات تازه متولد شده مشاهده می شود و این مقدار به تدریج با افزایش سن کاهش می یابد. کاهش مشابهی در سطوح متیلاسیون DNA در لنفوسیت های کشت شده موش، همستر و انسان مشاهده شد. این سیستماتیک است، اما می تواند بافت و ژن خاص باشد. به عنوان مثال، Tra et al. (Tra et al., 2002) هنگام مقایسه بیش از 2000 جایگاه در لنفوسیت های T جدا شده از خون محیطی نوزادان و همچنین افراد میانسال و مسن، دریافتند که 23 مورد از این جایگاه ها با افزایش سن دچار هیپرمتیلاسیون و 6 مورد هیپومتیلاسیون می شوند. تغییرات مشابهی در الگوهای متیلاسیون در سایر بافت ها نیز مشاهده شد: پانکراس، ریه ها و مری. تحریفات اپی ژنتیک شدید در بیماران مبتلا به پروژیری هاچینسون-گیلفورد شناسایی شده است.

فرض بر این است که دمتیلاسیون با افزایش سن منجر به بازآرایی های کروموزومی از طریق فعال شدن عناصر ژنتیکی متحرک (MGEs) می شود که معمولاً توسط متیلاسیون DNA سرکوب می شوند (باربات و همکاران، 2002؛ بنت-بیکر، 2003). کاهش سیستماتیک مرتبط با سن در سطوح متیلاسیون ممکن است، حداقل تا حدی، مسئول بسیاری از بیماری های پیچیده باشد که نمی توان با استفاده از مفاهیم ژنتیکی کلاسیک توضیح داد. فرآیند دیگری که در انتوژنز به موازات دی متیلاسیون رخ می دهد و فرآیندهای تنظیم اپی ژنتیکی را تحت تأثیر قرار می دهد، تراکم کروماتین (هتروکروماتین شدن) است که منجر به کاهش فعالیت ژنتیکی با افزایش سن می شود. در تعدادی از مطالعات، تغییرات اپی ژنتیکی وابسته به سن نیز در سلول های زایای نشان داده شده است. جهت این تغییرات به نظر می رسد که مختص ژن باشد.

ادبیات

• نسا کری. اپی ژنتیک: چگونه زیست شناسی مدرن درک ما از ژنتیک، بیماری و وراثت را بازنویسی می کند. - Rostov-on-Don: Phoenix, 2012. - ISBN 978-5-222-18837-8.

یادداشت

1. تحقیقات جدید اصلاح RNA رایج را با چاقی مرتبط می کند
2. http://woman.health-ua.com/article/475.html اپیدمیولوژی اپی ژنتیک بیماری های مرتبط با سن
4. هالیدی، آر.، 1990. مکانیسم هایی برای کنترل فعالیت ژن در طول توسعه. Biol. کشیش کمبر. فیلوس Soc. 65، 431-471
5. اپی ژنتیک Bio-Medicine.org. بازیابی شده در 2011-05-21.
6. V.L. چندلر (2007). "پاراموتاسیون: از ذرت تا موش". سلول 128 (4): 641-645. doi:10.1016/j.cell.2007.02.007. PMID 17320501.
7. جان ساپ، فراتر از ژن. 1987 انتشارات دانشگاه آکسفورد. یان ساپ، "مفاهیم سازمان: اهرم تک یاخته های مژگانی". در S. Gilbert ed., Developmental Biology: A Comprehensive Synthesis, (نیویورک: Plenum Press, 1991), 229-258. یان ساپ، پیدایش: تکامل زیست شناسی انتشارات دانشگاه آکسفورد، 2003.
8. اویاما، سوزان؛ پل ای. گریفیث، راسل دی. گری (2001). مطبوعات MIT. شابک 0-26-265063-0.
9. وردل و همکاران، 2004
10. ماتزکه، بیرچلر، 2005
11. O.J. راندو و کی.جی. ورسترپن (2007). "مقیاس زمانی وراثت ژنتیکی و اپی ژنتیکی". سلول 128 (4): 655-668. doi:10.1016/j.cell.2007.01.023. PMID 17320504.
12. جابلونکا، اوا؛ گال راز (ژوئن 2009). "وراثت اپی ژنتیکی فرا نسلی: شیوع، مکانیسم ها و پیامدها برای مطالعه وراثت و تکامل." فصلنامه بررسی زیست شناسی 84 (2): 131-176. doi: 10.1086/598822. PMID 19606595.
13. J.H.M. نول، R.D. نیکولز، آر.ای. مگنیس، جی.ام. گراهام جونیور، ام. لالاند، اس.ا. لات (1989). سندرم های آنجلمن و پرادر-ویلی یک حذف کروموزوم مشترک دارند اما در منشاء حذف از نظر والدین متفاوت است. مجله آمریکایی ژنتیک پزشکی 32 (2): 285-290. doi:10.1002/ajmg.1320320235. PMID 2564739.
14. Pembrey ME, Bygren LO, Kaati G, et al.. پاسخ‌های فرانسلی با جنس خاص در انسان. Eur J Hum Genet 2006; 14: 159-66. PMID 16391557. رابرت وینستون در یک سخنرانی به این مطالعه اشاره می کند. همچنین بحث در دانشگاه لیدز را در اینجا ببینید

4910 0

در سال‌های اخیر، علم پزشکی به طور فزاینده‌ای توجه خود را از مطالعه کد ژنتیکی به مکانیسم‌های اسرارآمیزی معطوف کرده است که از طریق آن DNA به پتانسیل خود پی می‌برد: بسته‌بندی شده و با پروتئین‌های سلول‌های ما تعامل دارد.

عوامل به اصطلاح اپی ژنتیک قابل وراثت، برگشت پذیر هستند و نقش بسیار زیادی در حفظ سلامت نسل های کامل دارند.

تغییرات اپی ژنتیک در یک سلول می تواند باعث سرطان، بیماری های عصبی و روانی، اختلالات خودایمنی شود - جای تعجب نیست که اپی ژنتیک توجه پزشکان و محققان رشته های مختلف را به خود جلب کند.

این کافی نیست که ژن های شما توالی صحیح نوکلئوتیدها را رمزگذاری کنند. بیان هر ژن یک فرآیند فوق العاده پیچیده است که به هماهنگی کامل اعمال چندین مولکول شرکت کننده نیاز دارد.

اپی ژنتیک چالش های دیگری را برای پزشکی و علم ایجاد می کند که ما تازه در حال درک آنها هستیم.

هر سلول در بدن ما (به استثنای معدودی) حاوی DNA یکسانی است که توسط والدین ما اهدا شده است. با این حال، همه بخش های DNA نمی توانند به طور همزمان فعال باشند. برخی از ژن‌ها در سلول‌های کبد، برخی دیگر در سلول‌های پوست و برخی دیگر در سلول‌های عصبی کار می‌کنند - به همین دلیل است که سلول‌های ما به طرز چشمگیری با یکدیگر متفاوت هستند و تخصص خاص خود را دارند.

مکانیسم های اپی ژنتیک تضمین می کند که یک سلول از یک نوع خاص با کد منحصر به فرد آن نوع عمل می کند.

در طول زندگی انسان، ژن‌های خاصی می‌توانند بخوابند یا ناگهان فعال شوند. این تغییرات مبهم تحت تأثیر میلیاردها رویداد زندگی است - نقل مکان به یک منطقه جدید، طلاق همسرتان، رفتن به باشگاه، خماری یا یک ساندویچ خراب. تقریباً همه رویدادهای زندگی، بزرگ و کوچک، می توانند بر فعالیت ژن های خاصی در درون ما تأثیر بگذارند.

تعریف اپی ژنتیک

تغییرات اپی ژنتیکی تغییرات ارثی در بیان ژن و فنوتیپ سلولی است که بر روی خود توالی DNA تأثیر نمی گذارد. فنوتیپ به عنوان کل مجموعه ویژگی های یک سلول (ارگانیسم) درک می شود - در مورد ما، این ساختار بافت استخوان، فرآیندهای بیوشیمیایی، هوش و رفتار، رنگ پوست و رنگ چشم و غیره است.

البته فنوتیپ یک موجود زنده به کد ژنتیکی آن بستگی دارد. اما هر چه دانشمندان بیشتر به مسائل اپی ژنتیک می پرداختند، آشکارتر می شد که برخی از ویژگی های بدن در طول نسل ها بدون تغییر در کد ژنتیکی (جهش) به ارث می رسد.

برای بسیاری، این یک مکاشفه بود: بدن می تواند بدون تغییر ژن تغییر کند و این ویژگی های جدید را به فرزندان منتقل کند.

تحقیقات اپی ژنتیک در سال های اخیر ثابت کرده است که عوامل محیطی - زندگی در بین افراد سیگاری، استرس مداوم، رژیم غذایی نامناسب - می تواند منجر به اختلالات جدی در عملکرد ژن ها (اما نه در ساختار آنها) شود و این اختلالات به راحتی به نسل های آینده منتقل می شود. خبر خوب این است که آنها برگشت پذیر هستند و در برخی از نسل N ام می توانند بدون هیچ اثری حل شوند.

برای درک بهتر قدرت اپی ژنتیک، بیایید زندگی خود را به عنوان یک فیلم طولانی تصور کنیم.

سلول های ما بازیگر و بازیگر هستند و DNA ما یک فیلمنامه از پیش آماده شده است که در آن هر کلمه (ژن) دستورات لازم را به بازیگران می دهد. در این فیلم اپی ژنتیک کارگردان است. ممکن است فیلمنامه یکسان باشد، اما کارگردان این قدرت را دارد که برخی صحنه ها و تکه های دیالوگ را حذف کند. بنابراین در زندگی، اپی ژنتیک تصمیم می گیرد که هر سلول بدن عظیم ما چه و چگونه بگوید.

اپی ژنتیک و سلامت

بیشترین جنبه مورد مطالعه اپی ژنتیک متیلاسیون است. این فرآیند افزودن گروه های متیل (CH3-) به DNA است.

به طور معمول، متیلاسیون بر رونویسی ژن تأثیر می گذارد - کپی کردن DNA به RNA، یا اولین مرحله در همانندسازی DNA.

مطالعه ای در سال 1969 اولین مطالعه ای بود که نشان داد متیلاسیون DNA می تواند حافظه بلند مدت فرد را تغییر دهد. از آن زمان، نقش متیلاسیون در ایجاد بیماری های متعدد بهتر شناخته شده است.

بیماری های سیستم ایمنی

سایر دانشمندان مطمئن هستند که متیلاسیون DNA علت واقعی ایجاد آرتریت روماتوئید است.

بیماری های عصبی و روانی

نقش متیلاسیون DNA در ایجاد بیماری آلزایمر قبلاً عملاً اثبات شده است. یک مطالعه بزرگ نشان داده است که حتی در غیاب علائم بالینی، ژن‌های سلول‌های عصبی در بیماران مستعد ابتلا به بیماری آلزایمر متفاوت از مغزهای معمولی متیله می‌شوند.

نظریه نقش متیلاسیون در ایجاد اوتیسم برای مدت طولانی مطرح شده است. کالبد شکافی های متعددی که مغز افراد بیمار را بررسی می کند، تایید می کند که سلول های آنها پروتئین MECP2 کافی (پروتئین اتصال به متیل-CpG 2) ندارد. این ماده بسیار مهمی است که ژن های متیله را متصل و فعال می کند. در غیاب MECP2، عملکرد مغز مختل می شود.

بیماری های انکولوژیک

در سال 1983، سرطان به اولین بیماری انسانی تبدیل شد که با اپی ژنتیک مرتبط شد. سپس دانشمندان دریافتند که سلول های سرطانی روده بسیار کمتر از سلول های معمولی روده متیله می شوند. فقدان گروه های متیل منجر به بی ثباتی در کروموزوم ها می شود و انکوژنز شروع می شود. از سوی دیگر، وجود بیش از حد گروه‌های متیل در DNA، برخی از ژن‌های مسئول سرکوب سرطان را به خواب می‌برد.

از آنجایی که تغییرات اپی ژنتیک قابل برگشت هستند، تحقیقات بیشتر راه را برای درمان سرطان ابتکاری هموار کرده است.

در مجله آکسفورد Carcinogenesis در سال 2009، دانشمندان نوشتند: «این واقعیت که تغییرات اپی ژنتیک، بر خلاف جهش‌های ژنتیکی، به طور بالقوه برگشت‌پذیر هستند و می‌توانند به حالت عادی بازگردند، درمان اپی ژنتیک را به گزینه‌ای امیدوارکننده تبدیل می‌کند.»

اپی ژنتیک هنوز یک علم جوان است، اما به لطف تأثیر چند وجهی تغییرات اپی ژنتیکی بر سلول ها، موفقیت های آن در حال حاضر شگفت انگیز است. حیف است که نه زودتر از 30-40 سال دیگر فرزندان ما به طور کامل متوجه خواهند شد که چقدر برای سلامتی بشریت معنی دارد.

: کارشناسی ارشد داروسازی و مترجم حرفه ای پزشکی

اپی ژنتیک شاخه نسبتا جدیدی از ژنتیک است که از زمان کشف DNA به عنوان یکی از مهمترین اکتشافات بیولوژیکی نامیده می شود. قبلاً مجموعه ژن هایی که ما با آنها به دنیا می آییم به طور غیرقابل برگشتی زندگی ما را تعیین می کند. با این حال، اکنون مشخص شده است که ژن ها را می توان روشن یا خاموش کرد و تحت تأثیر عوامل مختلف سبک زندگی کم و بیش بیان کرد.

این سایت به شما می گوید اپی ژنتیک چیست، چگونه کار می کند و چه کاری می توانید انجام دهید تا شانس خود را برای برنده شدن در "لاتاری سلامت" افزایش دهید.

اپی ژنتیک: تغییرات سبک زندگی کلید تغییر ژن هاست

اپی ژنتیک - علمی که فرآیندهایی را مطالعه می کند که منجر به تغییر در فعالیت ژن بدون تغییر توالی DNA می شود. به بیان ساده، اپی ژنتیک اثرات عوامل خارجی بر فعالیت ژن را مطالعه می کند.

پروژه ژنوم انسان 25000 ژن را در DNA انسان شناسایی کرد. DNA را می توان رمزی نامید که یک موجود زنده از آن برای ساختن و بازسازی خود استفاده می کند. با این حال، خود ژن‌ها به «دستورالعمل‌هایی» نیاز دارند تا اقدامات لازم و زمان اجرای آنها را تعیین کنند.

اصلاحات اپی ژنتیک همان دستورالعمل هستند.

انواع مختلفی از این تغییرات وجود دارد، اما دو نوع اصلی آن‌هایی هستند که بر گروه‌های متیل (کربن و هیدروژن) و هیستون‌ها (پروتئین‌ها) تأثیر می‌گذارند.

برای درک نحوه عملکرد اصلاحات، تصور کنید که یک ژن یک لامپ است. گروه های متیل به عنوان یک کلید نور (یعنی یک ژن) و هیستون ها به عنوان یک تنظیم کننده نور عمل می کنند (یعنی سطح فعالیت ژن را تنظیم می کنند). بنابراین، اعتقاد بر این است که یک فرد چهار میلیون از این سوئیچ ها را دارد که تحت تأثیر سبک زندگی و عوامل خارجی فعال می شوند.

کلید درک تأثیر عوامل خارجی بر فعالیت ژن، مشاهده زندگی دوقلوهای همسان بود. مشاهدات نشان داده است که چقدر تغییرات قوی در ژن های چنین دوقلوهایی وجود دارد که در شرایط مختلف خارجی سبک زندگی متفاوتی دارند.

فرض بر این است که دوقلوهای همسان بیماری‌های «شایع» داشته باشند، اما اغلب این‌طور نیست: اعتیاد به الکل، بیماری آلزایمر، اختلال دوقطبی، اسکیزوفرنی، دیابت، سرطان، بیماری کرون و آرتریت روماتوئید بسته به عوامل مختلف می‌تواند تنها در یک دوقلو رخ دهد. دلیل این امر است رانش اپی ژنتیک- تغییرات مربوط به سن در بیان ژن.

اسرار اپی ژنتیک: چگونه عوامل سبک زندگی بر ژن ها تأثیر می گذارد

تحقیقات در اپی ژنتیک نشان داده است که تنها 5 درصد از جهش های ژنی مرتبط با بیماری کاملاً قطعی هستند. 95 درصد باقی مانده را می توان از طریق تغذیه، رفتار و سایر عوامل محیطی تحت تأثیر قرار داد. برنامه سبک زندگی سالم به شما این امکان را می دهد که فعالیت 4000 تا 5000 ژن مختلف را تغییر دهید.

ما صرفاً مجموع ژن هایی نیستیم که با آنها متولد شده ایم. این شخص است که کاربر است، این اوست که ژن های او را کنترل می کند. در عین حال، مهم نیست که طبیعت چه "نقشه های ژنتیکی" به شما داده است - مهم این است که با آنها چه می کنید.

اپی ژنتیک در مراحل ابتدایی خود است و هنوز چیزهای زیادی برای آموختن باقی مانده است، اما دانش در مورد عوامل اصلی سبک زندگی که بر بیان ژن تأثیر می گذارد وجود دارد.

1. تغذیه، خواب و ورزش

جای تعجب نیست که تغذیه می تواند بر وضعیت DNA تأثیر بگذارد. رژیم غذایی غنی از کربوهیدرات های فرآوری شده باعث می شود DNA توسط سطوح بالای گلوکز در خون مورد حمله قرار گیرد. از سوی دیگر، آسیب DNA را می توان با موارد زیر معکوس کرد:

• سولفورافان (موجود در کلم بروکلی)؛
• کورکومین (موجود در زردچوبه)؛
• epigallocatechin-3-gallate (موجود در چای سبز)؛
• رسوراترول (موجود در انگور و شراب).

وقتی نوبت به خواب می رسد، تنها یک هفته کم خوابی بر فعالیت بیش از 700 ژن تأثیر منفی می گذارد. بیان ژن (117) به طور مثبت تحت تاثیر ورزش قرار می گیرد.

1. استرس، روابط و حتی افکار

اپی ژنتیک ها استدلال می کنند که این تنها عوامل «مادی» مانند رژیم غذایی، خواب و ورزش نیستند که بر ژن ها تأثیر می گذارند. همانطور که مشخص است، استرس، روابط با مردم و افکار شما نیز عوامل مهمی هستند که بر بیان ژن تأثیر می‌گذارند. بنابراین:

• مدیتیشن بیان ژن های پیش التهابی را سرکوب می کند و به مبارزه با التهاب کمک می کند. محافظت در برابر بیماری آلزایمر، سرطان، بیماری قلبی و دیابت؛ علاوه بر این، تأثیر چنین تمرینی پس از 8 ساعت تمرین قابل مشاهده است.
• 400 مطالعه علمی نشان داده است که ابراز قدردانی، مهربانی، خوش بینی و تکنیک های مختلف که ذهن و بدن را درگیر می کند، تأثیر مثبتی بر بیان ژن دارد.
• فقدان فعالیت، تغذیه نامناسب، احساسات منفی مداوم، سموم و عادت های بد، و همچنین ضربه و استرس باعث تغییرات منفی اپی ژنتیکی می شود.

دوام تغییرات اپی ژنتیک و آینده اپی ژنتیک

یکی از هیجان انگیزترین و بحث برانگیزترین کشفیات این است که تغییرات اپی ژنتیکی بدون تغییر توالی ژن به نسل های بعدی منتقل می شود. دکتر میچل گینور، نویسنده کتاب طرح ژن درمانی: کنترل سرنوشت ژنتیکی خود را از طریق تغذیه و سبک زندگی در دست بگیرید، معتقد است که بیان ژن نیز ارثی است.

دکتر رندی جیرتل می گوید اپی ژنتیک نشان می دهد که ما نیز مسئول یکپارچگی ژنوم خود هستیم. قبلاً معتقد بودیم که همه چیز به ژن ها بستگی دارد. اپی ژنتیک به ما اجازه می دهد درک کنیم که رفتار و عادات ما می تواند بر بیان ژن ها در نسل های آینده تأثیر بگذارد.

اپی ژنتیک یک علم پیچیده است که پتانسیل بسیار بالایی دارد. کارشناسان هنوز کار زیادی برای انجام دادن دارند تا تعیین کنند دقیقاً چه عوامل محیطی بر ژن‌های ما تأثیر می‌گذارند، چگونه می‌توانیم (و آیا) می‌توانیم بیماری‌ها را معکوس کنیم یا تا حد امکان از آنها پیشگیری کنیم.

اپی ژنتیک شاخه ای از ژنتیک است که نسبتاً اخیراً به عنوان یک حوزه تحقیقاتی مستقل مطرح شده است. اما امروز این علم پویا جوان بینشی انقلابی در مورد مکانیسم های مولکولی توسعه سیستم های زنده ارائه می دهد.

یکی از جسورانه‌ترین و الهام‌بخش‌ترین فرضیه‌های اپی ژنتیک، که فعالیت بسیاری از ژن‌ها تحت تأثیر خارجی است، اکنون در بسیاری از آزمایش‌ها در مدل‌های حیوانی تأیید شده است. محققان با احتیاط در مورد نتایج خود اظهار نظر می کنند، اما آن را رد نمی کنند انسان خردمندبه طور کامل به وراثت بستگی ندارد، به این معنی که می تواند به طور هدفمند بر آن تأثیر بگذارد.

در آینده، اگر دانشمندان به درستی عمل کنند و بتوانند کلید مکانیسم‌های کنترل ژن را بیابند، انسان‌ها قادر خواهند بود فرآیندهای فیزیکی را که در بدن اتفاق می‌افتد، کنترل کنند. بالا رفتن سن ممکن است یکی از آنها باشد.

در شکل مکانیسم تداخل RNA

مولکول های dsRNA می توانند یک RNA سنجاق سر یا دو رشته مکمل جفتی RNA باشند.
مولکول‌های بلند dsRNA در سلول توسط آنزیم Dicer به مولکول‌های کوتاه بریده می‌شوند (پردازش می‌شوند): یکی از حوزه‌های آن به طور خاص انتهای مولکول dsRNA را (که با ستاره مشخص شده است) متصل می‌کند، در حالی که دیگری شکسته‌هایی (که با فلش‌های سفید مشخص شده‌اند) در آن ایجاد می‌کند. هر دو رشته dsRNA

در نتیجه یک RNA دو رشته ای با طول 20-25 نوکلئوتید (siRNA) تشکیل می شود و دایسر به چرخه بعدی برش dsRNA ادامه می دهد و به انتهای تازه تشکیل شده آن متصل می شود.

این siRNA ها را می توان در یک مجموعه حاوی پروتئین Argonaute (AGO) گنجاند. یکی از زنجیره‌های siRNA، در کمپلکس با پروتئین AGO، مولکول‌های RNA پیام‌رسان (mRNA) مکمل را در سلول پیدا می‌کند. AGO مولکول های mRNA هدف را قطع می کند و باعث تجزیه mRNA می شود یا ترجمه mRNA روی ریبوزوم را متوقف می کند. RNA های کوتاه همچنین می توانند رونویسی (سنتز RNA) یک ژن همولوگ با آنها را در توالی نوکلئوتیدی در هسته سرکوب کنند.
(نقاشی، نمودار و نظر / مجله طبیعت شماره 1، 1386)

مکانیسم های دیگری که هنوز ناشناخته است نیز امکان پذیر است.
تفاوت مکانیسم های اپی ژنتیکی و ژنتیکی وراثت در پایداری و تکرارپذیری اثرات آنهاست. صفات تعیین شده ژنتیکی می توانند به طور نامحدود بازتولید شوند تا زمانی که یک تغییر خاص (جهش) در ژن مربوطه رخ دهد.
تغییرات اپی ژنتیکی ناشی از محرک‌های خاص معمولاً در طول یک سری از نسل‌های سلولی در طول زندگی یک ارگانیسم تکثیر می‌شوند. هنگامی که آنها به نسل های بعدی منتقل می شوند، نمی توانند بیش از 3-4 نسل تولید مثل کنند و سپس، اگر محرکی که آنها را القا کرده از بین برود، به تدریج ناپدید می شوند.

این در سطح مولکولی چگونه به نظر می رسد؟ نشانگرهای اپی ژنتیکهمانطور که معمولاً به این کمپلکس های شیمیایی گفته می شود، در نوکلئوتیدهایی که توالی ساختاری مولکول DNA را تشکیل می دهند قرار ندارند، اما مستقیماً سیگنال های خاصی را دریافت می کنند؟

کاملا درسته نشانگرهای اپی ژنتیک در واقع در نوکلئوتیدها نیستند، بلکه روی آنها (متیلاسیون) یا خارج از آنها (استیلاسیون هیستون های کروماتین، microRNA ها) قرار دارند.
وقتی این نشانگرها به نسل‌های بعدی منتقل می‌شوند چه اتفاقی می‌افتد با استفاده از تشبیه درخت کریسمس به بهترین شکل توضیح داده می‌شود. با انتقال از نسلی به نسل دیگر، "اسباب بازی ها" (نشانگرهای اپی ژنتیک) در طول تشکیل بلاستوسیست (جنین 8 سلولی) به طور کامل از آن جدا می شوند و سپس در طی فرآیند لانه گزینی در همان مکان ها "روی" می شوند. جایی که قبلا بودند این برای مدت طولانی شناخته شده است. اما آنچه اخیراً شناخته شده است و درک ما از زیست شناسی را کاملاً متحول کرده است، مربوط به تغییرات اپی ژنتیکی است که در طول زندگی یک ارگانیسم به دست آمده است.

به عنوان مثال، اگر بدن تحت تأثیر یک تأثیر خاص (شوک گرمایی، روزه و غیره) باشد، القای پایدار تغییرات اپی ژنتیکی رخ می دهد ("خرید یک اسباب بازی جدید"). همانطور که قبلاً فرض شد، چنین نشانگرهای اپی ژنتیکی در طول لقاح و تشکیل جنین کاملاً پاک می شوند و بنابراین به فرزندان منتقل نمی شوند. معلوم شد که اینطور نیست. در تعداد زیادی از مطالعات در سال های اخیر، تغییرات اپی ژنتیک ناشی از استرس محیطی در نمایندگان یک نسل در نمایندگان 3-4 نسل بعدی شناسایی شد. این نشان دهنده امکان ارث بردن ویژگی های اکتسابی است که تا همین اواخر کاملاً غیرممکن تلقی می شد.

مهمترین عوامل ایجاد تغییرات اپی ژنتیک چیست؟

اینها همه عواملی هستند که در مراحل حساس توسعه عمل می کنند. در انسان، این کل دوره رشد داخل رحمی و سه ماه اول پس از تولد است. مهم ترین آنها شامل تغذیه، عفونت های ویروسی، سیگار کشیدن مادر در دوران بارداری، تولید ناکافی ویتامین D (به دلیل قرار گرفتن در معرض نور خورشید) و استرس مادر است.
یعنی سازگاری بدن را با شرایط متغیر افزایش می دهند. و هیچ کس هنوز نمی داند چه "پیام رسان" بین عوامل محیطی و فرآیندهای اپی ژنتیک وجود دارد.

اما، علاوه بر این، شواهدی وجود دارد که "حساس ترین" دوره ای که در طی آن تغییرات عمده اپی ژنتیکی امکان پذیر است، دوره مفهومی (دو ماه اول پس از لقاح) است. ممکن است تلاش برای مداخله هدفمند در فرآیندهای اپی ژنتیکی حتی قبل از لقاح، یعنی روی سلول‌های زاینده حتی قبل از تشکیل زیگوت، مؤثر باشد. با این حال، اپی ژنوم حتی پس از پایان مرحله رشد جنینی کاملاً پلاستیکی باقی می ماند، برخی از محققان در تلاش برای اصلاح آن در بزرگسالان هستند.

به عنوان مثال، مین جو فن ( مینگ ژو نیشو همکارانش از دانشگاه راتگرز در نیوجرسی (ایالات متحده آمریکا) دریافتند که در بزرگسالان، استفاده از یک جزء خاص از چای سبز (آنتی اکسیدان اپی گالوکاتچین گالات (EGCG)) می تواند ژن های سرکوبگر تومور را از طریق دی متیلاسیون DNA فعال کند.

در حال حاضر، حدود 12 دارو در حال حاضر در ایالات متحده و آلمان در حال توسعه هستند، که ایجاد آنها بر اساس نتایج مطالعات اخیر اپی ژنتیک در تشخیص سرطان است.
در حال حاضر سوالات کلیدی در اپی ژنتیک چیست؟ راه حل آنها چگونه می تواند مطالعه مکانیسم های (فرآیند) پیری را پیش ببرد؟

من معتقدم که روند پیری ذاتاً اپی ژنتیک است ("مثل مرحله انتوژنی"). تحقیقات در این زمینه تنها در سال های اخیر آغاز شده است، اما اگر موفقیت آمیز باشد، بشریت ممکن است ابزار جدید قدرتمندی برای مبارزه با بیماری ها و افزایش عمر داشته باشد.
مسائل کلیدی در حال حاضر ماهیت اپی ژنتیکی بیماری ها (به عنوان مثال، سرطان) و توسعه رویکردهای جدید برای پیشگیری و درمان آنها است.
اگر بتوانیم مکانیسم‌های اپی ژنتیک مولکولی بیماری‌های مرتبط با سن را مطالعه کنیم، می‌توان با موفقیت با توسعه آنها مقابله کرد.

از این گذشته، برای مثال، یک زنبور کارگر 6 هفته و یک زنبور ملکه 6 سال زندگی می کند.
با هویت ژنتیکی کامل، تفاوت آنها فقط در این است که زنبور ملکه آینده در طول تکامل چندین روز بیشتر از یک زنبور کارگر معمولی با ژل رویال تغذیه می شود.

در نتیجه، نمایندگان این کاست های زنبور عسل اپی ژنوتیپ های کمی متفاوتی را ایجاد می کنند. و با وجود شباهت خارجی و بیوشیمیایی، امید به زندگی آنها 50 برابر متفاوت است!

طی تحقیقات دهه 60 نشان داده شد که با افزایش سن کاهش می یابد. اما آیا دانشمندان پیشرفتی در پاسخ به این سوال داشته اند: چرا این اتفاق می افتد؟

کارهای زیادی وجود دارد که نشان می دهد ویژگی ها و سرعت پیری به شرایط انتوژنز اولیه بستگی دارد. بیشتر این موضوع را با اصلاح فرآیندهای اپی ژنتیک مرتبط می دانند.

متیلاسیون DNA در واقع با افزایش سن کاهش می یابد؛ چرا این اتفاق می افتد هنوز مشخص نیست. یک نسخه این است که این نتیجه سازگاری است، تلاش بدن برای انطباق با استرس خارجی و "فوق استرس" داخلی - پیری.

این امکان وجود دارد که DNA "روشن شده" در حین دی متیلاسیون مربوط به سن یک منبع تطبیقی ​​اضافی باشد، یکی از مظاهر فرآیند vitaukt (همانطور که توسط پیرشناس برجسته ولادیمیر ونیامینوویچ فرولکیس نامیده شد) - یک فرآیند فیزیولوژیکی که با پیری مقابله می کند.

برای ایجاد تغییرات در سطح ژن، شناسایی و جایگزینی "حرف" جهش یافته DNA، شاید بخشی از ژن ها ضروری است. تا کنون، امیدوار کننده ترین راه برای انجام چنین عملیاتی بیوتکنولوژیک است. اما این هنوز یک جهت آزمایشی است و هنوز هیچ پیشرفت بزرگی در آن وجود ندارد. متیلاسیون فرآیند انعطاف پذیرتری است، تغییر آن آسان تر است، از جمله با کمک داروهای دارویی. آیا می توان کنترل انتخابی را یاد گرفت؟ چه چیز دیگری برای این کار باقی مانده است؟

متیلاسیون بعید است. این غیر اختصاصی است، بر همه چیز "عمده فروشی" تأثیر می گذارد. شما می توانید به میمون یاد دهید که کلیدهای پیانو را بزند و صدای بلندی از آن تولید کند، اما بعید است که "سونات مهتاب" را اجرا کند. اگرچه نمونه هایی وجود دارد که با کمک متیلاسیون، امکان تغییر فنوتیپ یک موجود زنده وجود داشت. معروف ترین مثال مربوط به موش ها است - حاملان ژن آگوتی جهش یافته (من قبلاً به آن اشاره کرده ام). بازگشت به رنگ پوشش طبیعی در این موش ها به این دلیل رخ داد که ژن "معیب" به دلیل متیلاسیون "خاموش" شده بود.

اما می‌توان به‌طور انتخابی بر بیان ژن تأثیر گذاشت و RNA‌های مداخله‌گر، که به طور خاص، فقط روی «خود» عمل می‌کنند، برای این کار عالی هستند. چنین کاری در حال حاضر در حال انجام است.

به عنوان مثال، محققان آمریکایی اخیراً سلول‌های تومور انسانی را به موش‌هایی پیوند زدند که سیستم ایمنی آنها سرکوب شده بود، که می‌توانستند آزادانه در موش‌های دارای نقص ایمنی تکثیر و متاستاز کنند. دانشمندان توانستند آنهایی را که در سلول‌های متاستاز بیان می‌شوند شناسایی کنند و با سنتز RNA مداخله‌گر مربوطه و تزریق آن به موش، سنتز RNA پیام‌رسان «سرطانی» را مسدود کرده و بر این اساس، رشد و متاستاز تومور را سرکوب کنند.

یعنی بر اساس تحقیقات مدرن می توان گفت که سیگنال های اپی ژنتیکی زیربنای فرآیندهای مختلفی است که در موجودات زنده رخ می دهد. آنها چه هستند؟ چه عواملی بر شکل گیری آنها تأثیر می گذارد؟ آیا دانشمندان قادر به رمزگشایی این سیگنال ها هستند؟

سیگنال ها می توانند بسیار متفاوت باشند. در طول رشد و استرس، این سیگنال‌ها عمدتاً ماهیت هورمونی دارند، اما شواهدی وجود دارد که حتی تأثیر یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس پایین با فرکانس مشخصی وجود دارد که شدت آن یک میلیون (!) برابر کمتر از الکترومغناطیسی طبیعی است. میدان، می تواند منجر به بیان ژن های پروتئین شوک حرارتی (HSP70) در زمینه های کشت سلولی شود. در این مورد، این میدان، البته، "انرژی" عمل نمی کند، بلکه نوعی سیگنال "محرک" است که بیان ژن را "شروع" می کند. اینجا هنوز راز زیادی وجود دارد.

به عنوان مثال، اخیرا باز شده است اثر تماشاگر("اثر تماشاگر").
خلاصه اصلش این است. وقتی به یک کشت سلولی تابش می کنیم، آنها طیف وسیعی از واکنش ها را تجربه می کنند، از انحرافات کروموزومی گرفته تا واکنش های تطبیقی ​​رادیویی (توانایی مقاومت در برابر دوزهای بالای تابش). اما اگر تمام سلول‌های تابش‌شده را برداریم و سلول‌های دیگر و بدون تابش را به محیط مغذی باقی‌مانده منتقل کنیم، همان واکنش‌ها را نشان می‌دهند، اگرچه کسی به آنها تابش نکرده است.

فرض بر این است که سلول های تحت تابش برخی از عوامل "سیگنال" اپی ژنتیکی را در محیط آزاد می کنند که باعث ایجاد تغییرات مشابه در سلول های غیر تابیده شده می شود. هیچ کس هنوز نمی داند ماهیت این عوامل چیست.

انتظارات بزرگ برای بهبود کیفیت زندگی و امید به زندگی با پیشرفت های علمی در زمینه تحقیقات سلول های بنیادی همراه است. آیا اپی ژنتیک می تواند به وعده خود در برنامه ریزی مجدد سلول ها عمل کند؟ آیا پیش نیازهای جدی برای این کار وجود دارد؟

اگر تکنیک قابل اعتمادی برای «برنامه‌ریزی مجدد اپی ژنتیک» سلول‌های سوماتیک به سلول‌های بنیادی ایجاد شود، قطعاً انقلابی در زیست‌شناسی و پزشکی خواهد بود. تاکنون تنها گام های اولیه در این راستا برداشته شده است، اما دلگرم کننده است.

یک قاعده معروف: انسان چیزی است که می خورد. غذا چه تاثیری در زندگی ما دارد؟ برای مثال، ژنتیک‌دانان دانشگاه ملبورن که مکانیسم‌های حافظه سلولی را مطالعه کردند، دریافتند که پس از دریافت یک نوبت قند، سلول نشانگر شیمیایی مربوطه را برای چند هفته ذخیره می‌کند.

حتی یک بخش ویژه در مورد اپی ژنتیک وجود دارد - اپی ژنتیک تغذیه، به طور خاص به موضوع وابستگی فرآیندهای اپی ژنتیکی به ویژگی های تغذیه ای می پردازد. این ویژگی ها به ویژه در مراحل اولیه رشد ارگانیسم اهمیت دارند. به عنوان مثال، هنگامی که کودک نه با شیر مادر، بلکه با شیرخشک های خشک مبتنی بر شیر گاو تغذیه می شود، تغییرات اپی ژنتیکی در سلول های بدن او رخ می دهد که با مکانیسم چاپ ثابت می شود، به مرور زمان منجر به شروع یک فرآیند خودایمنی می شود. در سلول های بتا پانکراس و در نتیجه دیابت نوع I.

در شکل ایجاد دیابت (شکل با کلیک کردن با مکان نما بزرگ می شود). در بیماری های خودایمنی مانند دیابت نوع 1، سیستم ایمنی فرد به اندام ها و بافت های خود حمله می کند.
برخی از اتوآنتی بادی ها مدت ها قبل از ظاهر شدن اولین علائم بیماری در بدن شروع به تولید می کنند. شناسایی آنها می تواند به ارزیابی خطر ابتلا به بیماری کمک کند.
(برگرفته از مجله "در جهان علم"، ژوئیه 2007 شماره 7)

و تغذیه ناکافی (محدود در تعداد کالری) در طول رشد جنین مسیر مستقیمی برای چاقی در بزرگسالی و دیابت نوع دوم است.

آیا این بدان معنی است که یک فرد هنوز نه تنها در قبال خود، بلکه در قبال فرزندانش نیز مسئول است: فرزندان، نوه ها، نوه ها؟

بله، البته، و به میزان بسیار بیشتر از آنچه قبلاً تصور می شد.

مولفه اپی ژنتیک در به اصطلاح نقش آفرینی ژنومی چیست؟

با چاپ ژنومی، همان ژن بسته به اینکه از پدر یا مادر به فرزندان منتقل شود، از نظر فنوتیپی متفاوت ظاهر می شود. یعنی اگر یک ژن از مادر به ارث رسیده باشد، آنگاه قبلاً متیله شده است و بیان نمی شود، در حالی که ژنی که از پدر به ارث رسیده متیله نشده و بیان می شود.

فعال ترین مورد مطالعه، نقش ژنومی در ایجاد بیماری های ارثی مختلف است که فقط از اجداد یک جنس خاص منتقل می شود. به عنوان مثال، شکل نوجوانی بیماری هانتینگتون تنها زمانی خود را نشان می دهد که آلل جهش یافته از پدر، و میتونی آتروفیک - از مادر به ارث برده شود.
و این در حالی است که خود بیماری هایی که باعث این بیماری ها می شوند، بدون توجه به اینکه از پدر یا مادر به ارث رسیده باشند، کاملاً یکسان هستند. تفاوت ها در "پیش تاریخ اپی ژنتیک" ناشی از حضور آنها در ارگانیسم های مادری یا، برعکس، پدری نهفته است. به عبارت دیگر، آنها حامل "اثر اپی ژنتیک" جنسیت والدین هستند. هنگامی که در بدن اجدادی از جنس خاص وجود دارند، متیله می شوند (از نظر عملکردی سرکوب می شوند) و از دیگری - دمتیل می شوند (به ترتیب بیان می شوند) و در همان حالت توسط فرزندان به ارث می رسند که منجر به (یا نه منجر به) می شود. بروز بیماری های خاص

شما در حال مطالعه اثرات تشعشعات بر بدن بوده اید. مشخص شده است که دوزهای کم اشعه تأثیر مثبتی بر طول عمر مگس میوه دارد مگس میوه. آیا می توان بدن انسان را با دوزهای کم پرتو تربیت کرد؟الکساندر میخائیلوویچ کوزین ، که توسط وی در دهه 70 قرن گذشته بیان شد ، دوزهایی که تقریباً مرتبه ای بزرگتر از پس زمینه هستند منجر به یک اثر تحریک کننده می شوند.

به عنوان مثال، در کرالا، سطح پس زمینه 2 نیست، بلکه 7.5 برابر بیشتر از سطح "میانگین هندی ها" است، اما نه بروز سرطان و نه میزان مرگ و میر ناشی از آن با جمعیت عمومی هند تفاوتی ندارد.

(به عنوان مثال، آخرین مورد در این موضوع را ببینید: Nair RR، Rajan B، Akiba S، Jayalekshmi P، Nair MK، Gangadharan P، Koga T، Morishima H، Nakamura S، Sugahara T. تشعشع پس زمینه و بروز سرطان در کرالا، هند و مطالعه کوهورت Karanagappally. فیزیک سلامت 2009 ژانویه؛ 96 (1): 55-66)

در یکی از مطالعات خود، داده‌های مربوط به تاریخ تولد و مرگ 105 هزار نفر از ساکنان کیف را که بین سال‌های 1990 تا 2000 مرده‌اند، تجزیه و تحلیل کردید. چه نتایجی گرفته شد؟

امید به زندگی متولدین پایان سال (مخصوصاً در ماه دسامبر) طولانی ترین و برای متولدین فروردین تا تیرماه کوتاه ترین است. تفاوت بین حداقل و حداکثر میانگین ماهانه بسیار زیاد بود و به 2.6 سال برای مردان و 2.3 سال برای زنان رسید. نتایج ما نشان می دهد که مدت زمان زندگی یک فرد تا حد زیادی به فصلی از سالی که در آن متولد شده است بستگی دارد.

آیا امکان اعمال اطلاعات به دست آمده وجود دارد؟

چه توصیه هایی می تواند باشد؟ به عنوان مثال، آیا بچه ها باید در بهار (ترجیحاً در اسفند) باردار شوند تا بالقوه عمر طولانی داشته باشند؟ اما این پوچ است. طبیعت همه چیز را به برخی نمی دهد و به برخی دیگر هیچ. در مورد "برنامه نویسی فصلی" هم همینطور است. به عنوان مثال، در مطالعات انجام شده در بسیاری از کشورها (ایتالیا، پرتغال، ژاپن)، مشخص شد که دانش آموزان و دانش آموزان متولد شده در اواخر بهار - اوایل تابستان (طبق داده های ما - "کوتاه") دارای بالاترین توانایی های فکری هستند. این مطالعات بیهودگی توصیه های «کاربردی» برای بچه دار شدن در ماه های خاصی از سال را نشان می دهد. اما این آثار، البته، دلیل جدی برای تحقیقات علمی بیشتر در مورد مکانیسم هایی است که "برنامه ریزی" را تعیین می کنند، و همچنین جستجوی ابزارهایی برای اصلاح هدفمند این مکانیسم ها به منظور طولانی کردن عمر در آینده.

یکی از پیشگامان اپی ژنتیک در روسیه، استاد دانشگاه دولتی مسکو، بوریس وانیوشین، در اثر خود "مادی شدن اپی ژنتیک یا تغییرات کوچک با پیامدهای بزرگ" نوشت که قرن گذشته قرن ژنتیک بود و قرن کنونی قرن اپی ژنتیک

چه چیزی به ما اجازه می دهد که موقعیت اپی ژینتیک را تا این حد خوش بینانه ارزیابی کنیم؟

پس از اتمام برنامه ژنوم انسانی، جامعه علمی شوکه شد: معلوم شد که اطلاعات مربوط به ساختار و عملکرد یک فرد در حدود 30 هزار ژن موجود است (طبق تخمین های مختلف، این فقط حدود 8-10 مگابایت است. اطلاعات). کارشناسانی که در زمینه اپی ژنتیک فعالیت می کنند، آن را «سیستم اطلاعات دوم» می نامند و معتقدند که رمزگشایی مکانیسم های اپی ژنتیکی که رشد و عملکرد بدن را کنترل می کند، انقلابی در زیست شناسی و پزشکی ایجاد می کند.

به عنوان مثال، تعدادی از مطالعات قبلاً توانسته اند الگوهای معمولی را در چنین نقشه هایی شناسایی کنند. بر اساس آنها، پزشکان می توانند شکل گیری سرطان را در مراحل اولیه تشخیص دهند.
اما آیا چنین پروژه ای امکان پذیر است؟

بله، البته، اگرچه بسیار گران است و به سختی می توان آن را در زمان بحران اجرا کرد. اما در دراز مدت - کاملا.

در سال 1970، گروه وانیوشین در مجله "طبیعت"اطلاعات منتشر شده در مورد آنچه تمایز سلولی را تنظیم می کند، منجر به تفاوت در بیان ژن می شود. و شما در این مورد صحبت کردید. اما اگر هر سلول یک ارگانیسم دارای ژنوم یکسانی باشد، هر نوع سلول اپی ژنوم خاص خود را دارد و بر این اساس DNA به طور متفاوتی متیله می شود. با توجه به اینکه حدود دویست و پنجاه نوع سلول در بدن انسان وجود دارد، میزان اطلاعات می تواند بسیار زیاد باشد.

به همین دلیل است که اجرای پروژه اپی ژنوم انسانی بسیار دشوار است (اگرچه ناامیدکننده نیست).

او معتقد است که کوچکترین پدیده ها می توانند تأثیر زیادی بر زندگی یک فرد داشته باشند: "اگر محیط در تغییر ژنوم ما چنین نقشی ایفا می کند، پس ما باید پلی بین فرآیندهای بیولوژیکی و اجتماعی ایجاد کنیم. این کاملاً نوع نگاه ما به مسائل را تغییر خواهد داد.»

آیا این همه جدی است؟

قطعا. اکنون، در ارتباط با آخرین اکتشافات در زمینه اپی ژنتیک، بسیاری از دانشمندان در مورد نیاز به بازنگری انتقادی در مورد بسیاری از مقرراتی صحبت می کنند که به نظر می رسید یا تزلزل ناپذیر یا برای همیشه رد شده اند، و حتی در مورد نیاز به تغییر پارادایم های اساسی در زیست شناسی. چنین انقلابی در تفکر مطمئناً می تواند تأثیر قابل توجهی بر تمام جنبه های زندگی مردم داشته باشد، از جهان بینی و سبک زندگی آنها گرفته تا انفجاری از اکتشافات در زیست شناسی و پزشکی.

اطلاعات مربوط به فنوتیپ نه تنها در ژنوم، بلکه در اپی ژنوم نیز موجود است، که پلاستیکی است و می تواند، تحت تأثیر محرک های محیطی خاص، بر بیان ژن ها تأثیر بگذارد - بر اساس یک تناقض با عقاید مرکزی زیست شناسی مولکولی، جریان اطلاعات فقط می تواند از DNA به پروتئین ها برسد، اما نه در خارج از کشور.
تغییرات اپی ژنتیکی القا شده در انتوژنز اولیه را می توان با مکانیسم چاپ ثبت کرد و کل سرنوشت بعدی یک فرد (از جمله سایکوتیپ، متابولیسم، استعداد ابتلا به بیماری ها و غیره) را تغییر داد - اخترشناسی زودیاک.
علت تکامل، علاوه بر تغییرات تصادفی (جهش) انتخاب شده توسط انتخاب طبیعی، تغییرات انطباقی (تصویر) است - مفهوم تکامل خلاق توسط فیلسوف فرانسوی (برنده جایزه نوبل ادبیات، 1927) هانری برگسون.
Epimutations می تواند از اجداد به فرزندان منتقل شود - وراثت ویژگی های اکتسابی، LAMARCHISM.

در آینده نزدیک به چه سؤالات مهمی نیاز است که پاسخ داده شود؟

چگونه رشد یک ارگانیسم چند سلولی رخ می دهد، ماهیت سیگنال هایی که زمان وقوع، ساختار و عملکرد اندام های مختلف بدن را با دقت مشخص می کند چیست؟

آیا می توان با تأثیر بر فرآیندهای اپی ژنتیک، موجودات را در جهت مطلوب تغییر داد؟

آیا می توان با اصلاح فرآیندهای اپی ژنتیکی از بروز بیماری های تعیین شده اپی ژنتیکی مانند دیابت و سرطان جلوگیری کرد؟

مکانیسم های اپی ژنتیک چه نقشی در روند پیری دارند، آیا می توان با کمک آنها عمر را طولانی کرد؟

آیا ممکن است الگوهای غیرقابل درک کنونی تکامل سیستم های زنده (تکامل غیر داروینی) با دخالت فرآیندهای اپی ژنتیکی توضیح داده شود؟

طبیعتاً، این فقط فهرست شخصی من است؛ ممکن است برای سایر محققان متفاوت باشد.