Epigenom

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Epigenom – pełen zestaw chemicznych modyfikacji DNA oraz białek histonów, który reguluje strukturę chromatyny oraz funkcje genomu. Zmiany te są potencjalnie dziedziczne[1].

Elementy epigenomu[edytuj | edytuj kod]

Chemiczne zmiany DNA oraz histonów pełnią ważną funkcję w regulacji ekspresji genów podczas rozwoju organizmu. Najlepiej poznanym mechanizmem epigenetycznym jest metylacja DNA[2]. Przyłączenie reszt metylowych do nukleotydów jest mechanizmem umożliwiającym różnicowanie się komórek i pełnienie przez nie wielu odmiennych funkcji w tkankach. Tego rodzaju modyfikacje chemiczne pozwalają także zahamować ekspresję genów retrowirusów endogennych oraz innych szkodliwych dla organizmu odcinków DNA. Zaburzenia w procesie metylacji są uznawane za mechanizm powstawania większości nowotworów[3]. Badania wykazały, że metylacji ulega 14% reszt cytozynowych u Arabidopsis thaliana, 8% u Mus musculus, 2,3% u Escherichia coli i 0,03% u Drosophila. Jednak mechanizm ten prawie nie występuje u drożdży, gdzie metylacji ulega mniej niż 0,0002% reszt cytozynowych[4].

Drugim elementem epigenomu są chemiczne modyfikacje histonów. Tego rodzaju zmiany zachodzą podczas zapłodnienia i wprowadzają powstałą komórkę w stan totipotencji. Wyniki badań wskazują, że tego rodzaju zmiany mogą być dziedziczone[5].

Elementem związanym z regulacją ekspresji są także miejsca nadwrażliwe na DNazę I – DHSS (ang. DNase I hypersensitive site). Mechanizm ten związany jest z regulowaniem transkrypcji poprzez upakowanie chromatyny. U Arabidopsis thalina zidentyfikowano 38290 DHSS w tkankach liści i 41193 DHSS w tkankach kwiatów[6].

Ważnym elementem regulującym ekspresję genów są także różnego rodzaju niekodujące RNA. Elementami takimi są ncRNA (długie niekodujące RNA), których zidentyfikowano kilka tysięcy w komórkach ssaków. ncRNA zwiększa aktywność sąsiadujących z nim genów[7]. Innym rodzajem RNA wpływającego na ekspresję genów jest miRNA. Cząsteczki o długości 20-23 nukleotydów wpływają na stabilność mRNA. Udowodniono udział miRNA w powstawaniu nowotworów, regulacji cyklu komórkowego, apoptozie, różnicowaniu komórek oraz odpowiedzi organizmu na stres[8].

Epigenom człowieka[edytuj | edytuj kod]

Sukces sekwencjonowania genomu człowieka zachęcił naukowców do podjęcia prac nad poznaniem wszystkich elementów epigenomu ludzkiego[9][10]. W roku 2010 w Waszyngtonie powstał międzynarodowy projekt, International Human Epigenome Consortium, którego celem jest poznane epigenomu człowieka[11][12].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  1. BE. Bernstein, A. Meissner, ES. Lander. The mammalian epigenome.. „Cell”. 128 (4), s. 669-81, Feb 2007. doi:10.1016/j.cell.2007.01.033. PMID 17320505. 
  2. C. Huidobro, AF. Fernandez, MF. Fraga. The role of genetics in the establishment and maintenance of the epigenome.. „Cell Mol Life Sci”. 70 (9), s. 1543-73, May 2013. doi:10.1007/s00018-013-1296-2. PMID 23474979. 
  3. R. Jaenisch, A. Bird. Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals.. „Nat Genet”. 33 Suppl, s. 245-54, Mar 2003. doi:10.1038/ng1089. PMID 12610534. 
  4. F. Capuano, M. Mülleder, R. Kok, HJ. Blom i inni. Cytosine DNA Methylation Is Found in Drosophila melanogaster but Absent in Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, and Other Yeast Species.. „Anal Chem”. 86 (8), s. 3697-702, Apr 2014. doi:10.1021/ac500447w. PMID 24640988. 
  5. N. Iovino. Drosophila epigenome reorganization during oocyte differentiation and early embryogenesis.. „Brief Funct Genomics”, Mar 2014. doi:10.1093/bfgp/elu007. PMID 24665128. 
  6. W. Zhang, T. Zhang, Y. Wu, J. Jiang. Genome-Wide Identification of Regulatory DNA Elements and Protein-Binding Footprints Using Signatures of Open Chromatin in Arabidopsis. „The Plant Cell”. 24 (7), s. 2719–2731, 2012. doi:10.1105/tpc.112.098061. ISSN 1040-4651 (ang.). 
  7. UA. Orom, R. Shiekhattar. Long non-coding RNAs and enhancers.. „Curr Opin Genet Dev”. 21 (2), s. 194-8, Apr 2011. doi:10.1016/j.gde.2011.01.020. PMID 21330130. 
  8. TA. Farazi, JI. Spitzer, P. Morozov, T. Tuschl. miRNAs in human cancer.. „J Pathol”. 223 (2), s. 102-15, Jan 2011. doi:10.1002/path.2806. PMID 21125669. 
  9. A. Murrell, VK. Rakyan, S. Beck. From genome to epigenome.. „Hum Mol Genet”. 14 Spec No 1, s. R3-R10, Apr 2005. doi:10.1093/hmg/ddi110. PMID 15809270. 
  10. CS. Ku, N. Naidoo, M. Wu, R. Soong. Studying the epigenome using next generation sequencing.. „J Med Genet”. 48 (11), s. 721-30, Nov 2011. doi:10.1136/jmedgenet-2011-100242. PMID 21825079. 
  11. Welcome to IHEC · IHEC. [dostęp 2014-04-16].
  12. JB. Bae. Perspectives of international human epigenome consortium.. „Genomics Inform”. 11 (1), s. 7-14, Mar 2013. doi:10.5808/GI.2013.11.1.7. PMID 23613677.