Της Νεφέλης Στούπα,
Το χρώμα των ματιών μας, το σχήμα της μύτης μας, η τριχοφυΐα που εμφανίζουμε σε διάφορα μέρη του σώματος μας, αλλά και η προδιάθεση για κάποιο νόσημα μπορούν να αποτελούν χαρακτηριστικά τα οποία μας έχουν κληροδοτήσει οι γονείς μας. Παρ΄ όλα αυτά, δεν είμαστε έρμαια των γονιδίων μας. Είμαστε όχι μόνο αποτέλεσμα του DNA μας, άλλα και των συνθηκών που χαρακτηρίζουν τη ζωή μας. Εξάλλου, υψίστης σημασίας δεν είναι μονάχα ποια γονίδια έχουμε κληρονομήσει, αλλά και ποια γονίδια είναι ενεργοποιημένα και ποια απενεργοποιημένα σε κάθε κυτταρικό τύπο. Ως επιγενετικές αλλαγές ορίζονται οι αλλαγές που πραγματοποιούνται στο εκάστοτε κύτταρο, με ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των αντίστοιχων γονιδίων για συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα. Έτσι, παρότι αλλάζει ο φαινότυπος, δηλαδή το σύνολο των χαρακτηριστικών που εμφανίζει ένας οργανισμός, δεν μεταβάλλεται ο γονότυπος (η αλληλουχία βάσεων DNA).
Επομένως, καθώς η γενετική ασχολείται με τη μελέτη των γονιδίων και της κληρονομικότητάς τους στους ζωντανούς οργανισμούς, η επιγενετική είναι η μελέτη των κληρονομικών αλλαγών του φαινοτύπου που δεν εμπεριέχουν τροποποιήσεις στην αλληλουχία του DNA. Γνωρίζουμε ότι όλοι οι γενετικοί παράγοντες που κληρονομούνται είναι μη αναστρέψιμοι. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι κληρονομικές γενετικές ασθένειες, όπως η αναιμία, η αιμορροφιλία, η οικογενής υπερχοληστερολαιμία και η κυστική ίνωση, όπου η θεραπεία αφορά την αντιμετώπιση των συμπτωμάτων. Σε εκ διαμέτρου αντίθεση, παρότι η επιγενετική πληροφορία κληρονομείται, παράλληλα είναι αναστρέψιμη: εμφανίζει πλαστικότητα και επηρεάζεται από το περιβάλλον.
Οι επιγενετικές τροποποιήσεις δεν μεταβάλλουν την αλληλουχία του DNA, και για αυτόν ακριβώς τον λόγο είναι δυνατόν να αντιστραφούν και να μεταβληθούν. Αφορούν, όμως, τον τρόπο που διαβάζεται και κωδικοποιείται το DNA από τα κύτταρα του οργανισμού, φαινόμενο που αφορά και τα γεννητικά κύτταρα (ωάρια και σπερματοζωάρια), με αποτέλεσμα όταν πραγματοποιηθεί η γονιμοποίηση, η επιγενετική πληροφορία να κληρονομηθεί και στον απόγονο. Δηλαδή, οι επιγενετικοί μηχανισμοί είναι κληρονομήσιμοι, αλλά, σε αντίθεση με τη γενετική πληροφορία, είναι αναστρέψιμοι, προσφέροντας τη δυνατότητα της θεραπευτικής παρέμβασης. Ταυτόχρονα, τροποποιούνται από διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως η διατροφή, οι ενδοκρινικοί διαταράκτες και τα στρεσογόνα ερεθίσματα, αλλάζοντας την επιγενετική κατάσταση του οργανισμού.
Πιο αναλυτικά, η επιγενετική κατάσταση του γονιδιώματος (του συνόλου των γονιδίων) μεταβάλλεται με δυναμικό τρόπο στα ποικίλα κύτταρα, σε αντίθεση με την ακολουθία του DNA που διατηρείται αμετάβλητη. Ταυτόχρονα, οι επιγενετικοί μηχανισμοί που διαμορφώνουν την επιγενετική κατάσταση ενός οργανισμού είναι απαραίτητοι για την κυτταρική διαφοροποίηση, δηλαδή τη διαδικασία κατά την οποία ένα κύτταρο γίνεται πιο εξειδικευμένο, ανάλογα με ποια γονίδια εκφράζονται σε αυτό.
Οι επιγενετικές αλλαγές διατηρούνται, δηλαδή μεταφέρονται στις επόμενες γενιές των κυττάρων μέσω κυτταρικών διαιρέσεων. Ωστόσο, μπορούν να μεταβληθούν, αν τα γονίδια του DNA σε κάθε κύτταρο δέχονται διαφορετικά σήματα-ερεθίσματα. Άρα, η επιγενετική κατάσταση ενός οργανισμού μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος και του τρόπου ζωής, όπως και ανάλογα με το στάδιο της ανάπτυξης που βρίσκεται ο οργανισμός.
Οι κύριοι επιγενετικοί μηχανισμοί που συμβάλλουν στη διαμόρφωση της επιγενετικής κατάστασης ενός οργανισμού είναι οι εξής:
- η μεθυλίωση του DNA, δηλαδή η προσθήκη μιας μεθυλομάδας (CH3) σε βάση του DNA (συγκεκριμένα στον 5-άνθρακα της κυτοσίνης),
- η τροποποίηση των ιστονών (ακετυλίωση, μεθυλίωση, φωσφορυλίωση), δηλαδή η τροποποίηση των πρωτεϊνών που συμμετέχουν στην αναδίπλωση του DNA, ώστε αυτό να βρίσκεται στον πυρήνα
- η χρήση μη κωδικοποιητικών μορίων RNA, τα οποία είναι λειτουργικά μόρια RNA που δεν μεταφράζονται σε πρωτεΐνη και έχουν σημαντικό ρόλο στην τροποποίηση της ακολουθίας, της δομής και της έκφρασης των αγγελιοφόρων RNA, επηρεάζοντας με αυτόν τον τρόπο την έκφραση της πρωτεΐνης των αντίστοιχων γονιδίων.
Οι επιγενετικές τροποποιήσεις, λοιπόν, μπορεί να είναι αποκλειστικά λειτουργικές και βοηθητικές για τη σωστή λειτουργία του οργανισμού και να αφορούν, για παράδειγμα, την τελική διαφοροποίηση των κυττάρων σε κύτταρα του δέρματος, κύτταρα του ήπατος, εγκεφαλικά κύτταρα κ.ά. Σε άλλες περιπτώσεις, η επιγενετική αλλαγή μπορεί να έχει βλαβερές επιδράσεις και να οδηγήσει σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις. Για παράδειγμα, σε ορισμένες περιπτώσεις, επιγενετικές αλλαγές μπορεί να οδηγήσουν σε καρκίνο, σε διαβήτη, σε αυτοάνοσες ασθένειες, ή ακόμα και σε διάφορες ψυχικές διαταραχές. Άρα, οι επιγενετικές αλλαγές αποτελούν ένα φυσιολογικό και συνηθισμένο φαινόμενο, ενώ η δυσλειτουργία των πολύπλοκων και αλληλένδετων επιγενετικών μηχανισμών μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη σύνθετων νοσημάτων.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- What is epigenetics? – Carlos Guerrero-Bosagna, youtube.com. Διαθέσιμο εδώ
- Εισαγωγή στην Επιγενετική, eclass.hua.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Η ΕΠΙΓΕΝΕΤΙΚΗ (Η ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ – ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΓΟΝΙΔΙΩΝ ΜΑΣ ΑΠΟ ΤΗ ΖΩΗ ΠΟΥ ΚΑΝΟΥΜΕ), καρδιολογοσπισσαριδησκ.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Η Επιγενετική Επανάσταση ή πώς η συμπεριφορά μας αλλάζει το DNA, physics4u.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Επιγενετικοί μηχανισμοί και η σημασία τους στην παιδιατρική, iatrikionline.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Lauralee Sherwood (2016), Εισαγωγή στη Φυσιολογία του Ανθρώπου: Από τα κύτταρα στα συστήματα, Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα και ΣΙΑ Ο.Ε. , Κατακουζηνού 48, Αλεξανδρούπολη
- Geoffry M. Cooper (2021), Το Κύτταρο Μια μοριακή Προσεγγιση, Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα και ΣΙΑ Ο.Ε. , Κατακουζηνού 48, Αλεξανδρούπολη
- Epigenetics: Why Inheritance Is Weirder Than We Thought, youtube.com. Διαθέσιμο εδώ
