+
Facultatief

Wat is epigenetica?


Auteur: Dr. Grootte Termanis

Heb je je ooit afgevraagd wat de verschillen tussen cellen in ons lichaam bepaalt? Wat bepaalt de verschillen tussen identieke tweelingen? Hoe ontwikkelt een vlinder zich van een rups? Omdat alle cellen in ons lichaam een ​​identieke DNA-sequentie hebben (deoxyribonucleïnezuur - DNA). Identieke tweelingen hebben een identiek genetisch materiaal. Caterpillar en vlinder hebben dezelfde DNA-volgorde ...
epigenetica is de studie van potentieel erfelijke modificaties van ons genoom (het DNA) die deze verschillen kunnen bepalen zonder de DNA-sequentie te veranderen.

Het menselijk lichaam - diverse cellen, een DNA

DNA is ons genetisch materiaal en bevat de nodige informatie (in de vorm van genen) die cellen nodig hebben om hun functies te vervullen.
Er zijn genen die elke cel in ons lichaam nodig heeft. Dit zijn onder andere genen die nodig zijn voor celdeling (mitose) of voor DNA-reparatie in geval van schade. Aan de andere kant zijn er genen die nodig zijn voor celspecifieke functies, zoals de elektrochemische signalering van neuronen in onze hersenen, de reinigingsfunctie van de lever of de spierfunctie.
Al onze cellen ontwikkelen zich tijdens de vroege stadia van ontwikkeling van zogenaamde 'stamcellen'. Stamcellen, evenals alle volwassen cellen in ons lichaam, hebben dezelfde DNA-sequentie en dus dezelfde genen.

Hoe worden deze verschillen bepaald?

Het antwoord op deze vraag ligt in de verpakking van DNA in de kern. Ons DNA is, wanneer het volledig is uitgebreid, ongeveer 2 meter lang. Om in de kern van 6 micron (1x10-6 meter) te passen, moet deze daarom meerdere keren worden gecomprimeerd:
Eerst komt het DNA in één dubbele helix liquidatie (Watson and Crick, 1953 & Nobelprijs 1962).
De volgende fase van verpakking omvat zogenaamde histone-eiwitten. Deze eiwitten vormen achtdelige complexen (octameren), die bestaan ​​uit 4 verschillende eiwitten (H2A, H2B, H3 en H4), die elk twee keer aanwezig zijn. Het verdraaien van DNA door histone-octameren resulteert in een regelmatige 'keten' van DNA-eiwitten. Een eiwit-DNA-eenheid in deze 'keten' wordt dat genoemd nucleosoom (Kornberg, 1970). De hele 'ketting' wordt dat genoemd chromatine.
Ten slotte wordt het chromatine nog een aantal keer gewikkeld om in de celkern te passen.
Onder de microscoop ziet men dat verschillende gebieden van het genoom verschillend dicht in de celkern zijn verpakt. Dit is anders in verschillende celtypen. Zeer dicht opeengepakte regio's worden 'heterochromatine'en open regio's worden genoemd'euchromatine'. Daardoor kan de toegankelijkheid van genen voor celmachines en dus de genactiviteit worden gereguleerd. Genen die cellen niet nodig hebben, zijn stevig verpakt en uitgeschakeld ('verborgen'), en genen die cellen nodig hebben voor hun functies, zijn minder dicht verpakt ('open'). Het verpakkingsniveau kan dus een 'START'- of' STOP'-teken zijn voor de cel om bepaalde genen te gebruiken en andere te negeren.
De mate van verpakking van het DNA kan op verschillende manieren worden beïnvloed. Enerzijds door chemische modificaties van het DNA en bijbehorende histon-eiwitten en anderzijds door mechanische beweging van de nucleosomen.
De studie van deze mechanismen is de epigenetica.
'Epi' = boven / aan (oud-Grieks)
'Epigenetics' = boven / over genetica; Mechanismen van genregulatie die de onderliggende genetica / DNA-volgorde niet veranderen. Epigenetische veranderingen, zoals de DNA-sequentie, zijn mogelijk erfelijk.
De volgende paragrafen bespreken epigenetische mechanismen, hun uitdrukking op mens en natuur, en het bewijs van hun erfelijkheid door modern onderzoek.