Puterea nutriției (partea 4) Epigenetica; PAN International
Cu condiția ca genele noastre să ne determine creșterea, aspectul, funcționarea și dezvoltarea bolii - cum este posibil ca doi oameni cu aceeași dispoziție genetică, de ex. gemeni identici, nu au întotdeauna același aspect sau chiar aceleași boli?
Cauza principală este interacțiunea mediului și stilului nostru de viață cu genomul nostru.
Chiar dacă codul genetic al fiecărei persoane în sine este inalterabil (în afară de mutații), modul în care este exprimat poate fi influențat de mediul nostru.
Aceasta este ceea ce numim epigenetică: schimbări ereditare în expresia genelor care nu sunt însoțite de modificări ale secvenței ADN.
Cum funcționează epigenetica?
În timp ce genetica descrie trecerea secvenței ADN într-o genă la următoarea generație, epigenetica poate fi privită ca transmiterea modului în care sunt utilizate genele. Pentru a face o analogie, gândiți-vă la un concert: În timp ce genetica descrie instrumentele pe care le moșteniți, epigenetica descrie muzica care se cântă cu ele. Acesta descrie procesele care afectează care gene sunt pornite sau care vorbesc în termeni moleculari, care sunt „exprimate”.
Știm că un mecanism al funcționării epigeneticii este adăugarea și îndepărtarea grupărilor metil la ADN, care oferă informații despre dacă gena ar trebui să fie pornită sau oprită. Grupul metil este folosit pentru a modifica citozina, una dintre cele patru baze care alcătuiesc codul genetic al ADN-ului nostru. Citozina este metilată de enzime numite ADN metil transferaze (DNMT) și se numește apoi 5-metil citozină. În general, putem spune că un număr mare de C metilat în ADN-ul unei gene îl oprește, ceea ce înseamnă că nu va fi exprimat.
ADN-ul celulelor vegetale și animale este împachetat în jurul proteinelor, iar acest complex se numește cromatină. În cromatină, dubla helix a ADN-ului este înfășurată în jurul proteinelor histonice, iar această structură este denumită nucleozom. Cromatina este formată dintr-un șir de nucleozomi care este pliat și ținut împreună de alte proteine. Un alt mecanism epigenetic este modificarea histonelor prin grupări acetil sau grupări metil, și unele forme de ARN, cum ar fi microARN (ARNm) și ARN-uri mici care interferează (ARNsi), sunt implicați în modificarea structurii cromatinei, care decide dacă o genă subiacentă este pornită sau oprită. Similar reglării metilării, acetilarea este reglată de enzime: histonacetil transferaze care adaugă grupări acetil și histone deacetilaze (HDAC) care le îndepărtează.
Printr-un proces epigenetic, cum ar fi metilarea sau acetilarea, una dintre cele două alele ale unei perechi genice tipice poate fi redusă la tăcere, ceea ce înseamnă că nu va fi exprimată. Aceasta devine o problemă dacă alela exprimată este deteriorată sau conține o variantă care crește vulnerabilitatea organismului la anumiți factori de mediu. S-a constatat că metilarea ADN-ului este implicată în diferite boli și stări de sănătate, inclusiv în cancer.
Multe alte tipuri de procese epigenetice au fost identificate până acum. Acestea includ nu numai metilarea și acetilarea, ci de ex. de asemenea, fosforilarea, ubiquitinarea și SUMOilarea.
Unde este exact legătura dintre genetică și mediul nostru?
Astăzi, o mare varietate de boli și comportamente sunt legate de mecanisme epigenetice, inclusiv cancer, disfuncții cognitive, boli cardiovasculare, disfuncții reproductive, boli autoimune și boli neurologice. Agenții de mediu, cum ar fi metalele grele, pesticidele, fumul de tutun, hidrocarburile aromatice policiclice, hormonii, radioactivitatea, virușii și bacteriile sunt factori cunoscuți sau suspectați ai proceselor epigenetice și includ, de asemenea, substanțe nutritive și compuși vegetali secundari.
Pentru o lungă perioadă de timp, s-a crezut că genele noastre ne determină sănătatea și că, odată ce ne vom cunoaște codul genetic, boala genetică va deveni un lucru din trecut. S-a estimat că ar exista cel puțin 100.000 de gene care compensează complexitatea ființelor umane, dar odată cu finalizarea proiectului genomului uman, cercetătorii au descoperit că la om există doar aproximativ 20.000 de gene - un număr foarte mic având în vedere că viermii cu nematode au și aproximativ 20.000, strugurii au aproximativ 30.000 și roșiile au aproape 32.000 și că împărțim 98% din secvența noastră genetică cu cimpanzei și 70% cu viermi de ghindă de la adâncime (aproximativ 14.000 de gene ) (1). A fost destul de șocant și a trebuit să ne dăm seama că nu doar genele ne determină dezvoltarea.
Cel mai puternic exemplu pentru această constatare este dezvoltarea albinelor (Două). În timp ce albinele lucrătoare și albina regină nu sunt doar diferite în ceea ce privește fenotipul lor, de ex. ca mărime, regina depune ouă, în timp ce albinele lucrătoare sunt sterile. În ciuda acestui fapt, regina și muncitorii sunt identici genetic. Dar unde se află diferența atunci dacă nu în codul lor genetic?