piątek, 14 kwietnia 2017

Epigenetyka, dziedziczenie epigenetyczne i programowanie epigenetyczne

O epigenetyce mówi się sporo od co najmniej kilku lat. Media mainstreamowe co jakiś czas donoszą o nowych ustaleniach dotyczących dziedziczenia epigenetycznego, a na internetowych grupach i forach rodzą się mity o epigenetycznym programowaniu genomu. Temat wykorzystują oczywiście także osoby zarabiające dzięki medycynie alternatywnej („kup ten suplement i zmień swoje geny na lepsze”). Temat ten jest moim zdaniem wart przedstawienia i usystematyzowania. Nie tylko po to by ujawnić kolejne oszustwa szarlatanów, ale (przede wszystkim) dla samego zobrazowania i zrozumienia wątku epigenetyki, a jest on szeroki, bo zahacza o całą masę dziedzin nauki: genetyki, embriologii, medycyny, biologii ewolucyjnej, dietetyki, bioinformatyki czy nawet psychologii i socjologii.

epigenetyka

Epigenetyka jest poddziedziną genetyki i zajmuje się zmianami ekspresji genów (czyli nasilenia ich odczytywania; na ekspresję genów składa się transkrypcja, a więc przepisywanie DNA na RNA oraz translacja, czyli przepisywanie RNA na białka) wynikającą nie z sekwencji nukleotydów (tzw. cegiełek DNA; adeniny, tyminy, guaniny i cytozyny), ale ich chemicznych modyfikacji oraz zmian białek histonowych, na które nić DNA jest nawinięta. Należą do nich przede wszystkim metylacja (dodawanie grupy metylowej), acetylacja (dodawanie grupy acetylowej), ubikwitynacja (dodawanie ubikwityny) czy fosforylacja.

Jeżeli fragment DNA jest silnie zmetylowany (a dokładnie cytozyny, które zawiera, bo to przede wszystkim ten nukleotyd ulega metylacji) to jego ekspresja jest niższa lub całkowicie zablokowana. Z kolei gdy grup metylowych jest w nim niewiele, to transkrypcja (ekspresja genów) ma szanse iść pełną parą. Wynika to z faktu, że metylacja DNA prowadzi do skondensowania (uciśnienia) fragmentów DNA nawiniętych na białka histonowe (które wspólnie tworzą chromatynę, stąd mówi się o kondensacji chromatyny), przez co trudniej dostać się do nich czynnikom transkrypcyjnym i zainicjować transkrypcję. Jeśli zaś chodzi o zmiany białek histonowych (histonów), to tutaj typów modyfikacji jest znacznie więcej i wpływają one na ekspresję DNA w różny sposób, zależnie od tego co to są za modyfikacje, w którym miejscu i w jakim dokładnie histonie zaszły (występuje kilka rodzajów histonów).

metylacja DNA

Ponieważ zarówno metylacja DNA, jak i modyfikacje chemiczne białek histonowych mogą być dziedziczone (przekazywane podczas replikacji do potomnych komórek oraz zachowane w trakcie mejozy do następnego pokolenia: z rodziców na dzieci, a nawet przez wiele dalszych pokoleń), zaszła potrzeba naukowego zbadania tego procesu: w jaki sposób takie dziedziczenie zachodzi i jaki ma wpływ na organizmy żywe, ich ewolucję biologiczną, czy ma jakiś związek z występowaniem chorób albo predysponowaniem do występowania jakichś cech anatomicznych, fizjologicznych czy zachowań.

Dziedziczenie wzoru metylacji DNA podczas podziału komórkowego prezentuje się dosyć prosto. Najpierw wzorcowa nić DNA z komórki, która zaczyna się dzielić jest rozdzielana, a następnie dobudowywana jest nowa, według zasady komplementarności (która mówi o tym, że guanina łączy się z cytozyną, a adenina z tyminą, w związku z czym jeśli na nici pierwotnej mamy np. sekwencję tymina-adenina-adenina, to dobudowana zostanie nić adenina-tymina-tymina). Na starej nici zachowana zostaje metylacja, a enzym metylotransferaza zachowacza do nici doreplikowanej dołącza w analogicznych miejscach grupy metylowe. Trudniej jest wytłumaczyć dziedziczenie z pokolenia na pokolenie: od rodziców do dzieci, ponieważ w trakcie powstawania komórek płciowych (oocytów i plemników) wzór metylacji DNA jest usuwany (nazywa się to procesem demetylacji), tak samo jak na początkowych etapach rozwoju zarodkowego.

Metylacja DNA
Dziedziczenie epigenetyczne z udziałem metylotransferazy zachowawczej

Okazuje się jednak, że niezupełnie. Po pierwsze, istnieje zjawisko piętnowania gametycznego, nazywanego też imprintingiem. Gen piętnowany to taki, który jest silnie metylowany i nie ulega ekspresji wcale lub ulega w niewielkim stopniu. Niektóre geny piętnowane są po ojcu, a inne po matce. W diploidalnym genomie (czyli 2n – taki, który składa się z dwóch zestawów chromosomów, po jednym od każdego z rodziców) część genów piętnowana jest ze strony matki, a część ojca. Natomiast plemniki i oocyty są haploidalne – mają tylko jeden zestaw chromosomów. To, które geny będą tutaj piętnowane (metylowane), zależy od płci rodzica. Czyli plemniki będą miały metylację genów piętowanych po ojcu, a oocyty – po matce. W komórce jajowej oba haploidalne genomy (z plemnika i oocytu) łączą się, stając się diploidalną zygotą, w której znów część genów posiada piętno po jednym z rodziców, a część po drugim. Gdy zygota rozwinie się w nowego osobnika i zacznie zachodzić u niego gametogeneza (powstawanie komórek rozrodczych) to cały cykl się powtarza. Piętnowanie gametyczne występuje u ssaków i ma duże znaczenie dla ich rozrodu. Uniemożliwia np. rozmnażanie partenogenetyczne.

piętnowanie gametyczne
Piętnowanie gametyczne (imprinting)

Po drugie, z badań wynika, że poza piętnowaniem gametycznym istnieją także inne sytuacje, kiedy metylacja DNA nie jest usuwana w trakcie mejozy (gametogenezy, powstawania oocytów i plemników) i pierwszych etapów rozwoju zarodkowego i może być dziedziczona do następnego pokolenia. Jeśli określony wzór metylacji DNA powstanie w komórkach rozrodczych lub też zostanie im przekazany zanim się wykształcą w trakcie rozwoju zarodkowego i organogenezy, jest szansa, że nie ulegnie demetylacji i ujawni się u potomstwa.

Dziedziczenie epigenetyczne dzieli się na wewnątrzpokoleniowe oraz międzypokoleniowe. To pierwsze dotyczy dziedziczenia wzoru metylacji DNA w sytuacji, gdy powstał on w odpowiedzi na czynnik działający bezpośrednio na dane pokolenie. W przypadku ciężarnych samic działał on więc na pokolenie F0 (ciężarna), F1 (zarodek lub płód) oraz F2 (komórki generatywne płodu lub komórki zarodka, które w komórki płciowe się za chwilę rozwiną). Dopiero pokolenie F3 (prawnuk ciężarnej) będzie tym, na które czynnik wywołujący modyfikacje epigenetyczne nie zadziałał bezpośrednio i jeśli taka modyfikacja wystąpi także u tej generacji, to mówimy już o dziedziczeniu epigenetycznym międzypokoleniowym. Jeżeli natomiast czynnik modyfikujący metylację zadziałał na samicę nie będącą w ciąży lub na samca, to miał on bezpośredni wpływ tylko na pokolenie F1, czyli komórki płciowe (plemniki i oocyty), z których powstanie pokolenie F2, będące w tym układzie już w zasięgu dziedziczenia epigenetycznego międzypokoleniowego. Ten ważny, funkcjonalny podział dziedziczności epigenetycznej obrazuje poniższy rysunek.

dziedziczenie epigenetyczne
Dziedziczenie epigenetyczne wewnątrzpokoleniowe i międzypokoleniowe 

Dziedziczenie epigenetyczne może być ważne w ewolucji biologicznej z kilku powodów i pod paroma różnymi aspektami. Przede wszystkim ma znaczenie w powstawaniu nowych gatunków roślin, których genomy poliploidyzują (czyli powielają się np. do 3n, 4n, 5n itd.), a następnie są metylowane. Ponieważ metylacja DNA powoduje zmiany fenotypu (czyli np. zmiany budowy ciała, zabarwienia, fizjologii, zachowania), to podlega doborowi naturalnemu. Przykładowo, jeśli jakiś czynnik spowoduje, że geny odpowiedzialne za pigmentację będą słabiej ulegały ekspresji przez podwyższoną ich metylację, a środowisko, w którym nosiciele tychże genów funkcjonują, wymaga ciemniejszego umaszczenia (np. ze względu na to, że takiego koloru są kryjówki i ułatwia to skrycie się przed drapieżnikami), to podwyższona metylacja będzie w tym przykładzie eliminowana, gdyż wykazujące ją osobniki będą częściej zjadane, a rzadziej będą się rozmnażać.

Nawet dziedziczenie wewnątrzpokoleniowe może przełożyć się na krótkotrwałe przystosowanie do środowiska i tym samym odgrywać pewną rolę w ewolucji populacji. Przykładów dziedziczenia epigenetycznego poznano niewiele, choć z roku na rok liczba ta rośnie. Można by wymienić tutaj dziedziczenie lęku: myszy, które rażono prądem, co skojarzone było z zapachem róży (acetofenonem) miały zmienioną metylację genu kodującego receptor węchowy M71 w węchomózgowiu i zmiana ta była dziedziczona co najmniej do trzeciego pokolenia, a ponieważ drażnieniu prądem poddawano samce, oznacza to, że od pokolenia F2 było to dziedziczenie międzypokoleniowe. Innym znanym przykładem dziedziczenia epigenetycznego były modyfikacje genów odpowiedzialnych za metabolizm m.in. tłuszczów, które wystąpiły u płodów niedożywionych ciężarnych w trakcie zimy głodu z 1944/1945 w Holandii. Sądzi się też, że czynniki epigenetyczne biorą udział w różnicowaniu się orientacji psychoseksualnych. Spektakularny wynik uzyskano przy badaniu nicieni, które aż przez co najmniej 40 pokoleń specyficznie reagowały na zapach, którym zostały uczulone w pierwszym pokoleniu. Podobne efekty można by potencjalnie uzyskać u ssaków, ale mamy tutaj trudność w postaci dłuższej przemiany pokoleń (u badanych nicieni trwa to raptem około 20 dni) – taki eksperyment potrwałby wiele lat i kosztował duże pieniądze.

zima głodu w Holandii 1944
Holenderki podczas zimy głodu z 1944/1945, National archief, http://www.gahetna.nl

Warto zauważyć tutaj jedną ciekawą rzecz. Przekonanie o tym, że cech nabytych nie można dziedziczyć stało się niemalże dominującym poglądem w XX wieku. Przyczyną tego były eksperymenty Augusta Weismanna, który obcinał myszom ogony i sprawdzał, czy skrócony ogon będzie odziedziczony. Tak się oczywiście nie działo. W tamtych czasach przez brak dostępu do technik biologii molekularnej naukowcy nie byli w stanie przewidzieć tego typu pułapki czyhającej na wyciągane przez nich wnioski. Dziś wiadomo, że dziedziczenie rozumianych epigenetycznie cech nabytych może się odbywać właśnie przez dziedziczenie epigenetyczne i przykładem tego jest przekazanie „lęku” (metylacji powodującej stosowne zmiany w aktywności receptorów węchowych w odpowiedzi na dany zapach) potomstwu u myszy. Jest to nadal zjawisko słabo zbadane, ale wiemy, że występuje. Ponieważ hipotezę dziedziczenia cech nabytych głosił aktywnie Lamarck, to proces ten nazywa się też dziedziczeniem lamarkistowskim lub ewolucją lamarkistowską. Był on botanikiem, a jak wspomniałem, u roślin dziedziczenie epigenetyczne i cech nabytych jest znacznie bardziej wyraźne, stąd nie dziwi fakt, że to botanicy pierwsi zwrócili na nie uwagę.

Skąd pierwotnie wzięła się metylacja DNA, która pozwoliła na wyewoluowanie mechanizmów jej dziedziczenia? Zjawisko to występuje już u bakterii i uważa się, że pojawiło się i utrzymało, ponieważ pozwalało na dezaktywację genów wirusowych, atakujących bakterie. Obecnie też tak się dzieje i to nie tylko u prokariontów. W świecie ssaków wirusy i ruchome sekwencje DNA, pochodzące od wirusów, które kiedyś, w toku ewolucji, wbudowywały się w genomy, również są metylowane. Gdyby mogły się poruszać, powodowałyby zmiany sekwencji DNA, czyli mutacje i prowadziły do rozwoju nowotworów czy osłabienia układu odpornościowego. Dlatego zaburzenia metylacji DNA właśnie do takich zaburzeń prowadzą. Mogą przyczyniać się np. do zachorowania na ostrą białaczkę szpikową. Chorób związanych z epigenetyką jest więcej i należą do nich np. Zespół Angelmanna, Zespół Pradera-Williego czy zaśniad groniasty.

Zaśniad groniasty, Gillain Boivin, XVII/XIX wiek

Metylacja DNA i modyfikacje histonów prawdopodobnie odgrywają także rolę w starzeniu się organizmów. Przeprogramowanie komórek zróżnicowanych, np. skórnych, w komórki zarodkowe, wiąże się m.in. ze zmianą modyfikacji epigenetycznych i to one powodują, że choć i komórka naszego mózgu i wątroby, czy nerki ma takie samo DNA, to jej morfologia i funkcjonalność są często zupełnie inne – po prostu różne geny w poszczególnych typach tkanek są aktywne.

Kolejnym wyzwaniem jest ustalenie tego, w jaki sposób określone czynniki środowiskowe wpływają na metylację DNA i modyfikacje histonów i jak to się przekłada na nasze cechy. Wiadomo na przykład, że obniżona zawartość witaminy B11 (kwasu foliowego) czy witaminy B12 (kobalaminy) powoduje zaburzenia metylacji, a dzieje się tak, ponieważ oba te związki są donorami (dawcami) grup metylowych do reakcji związanych z metylacją DNA i białek. Przykładowo niedobór kwasu foliowego wywołuje zaburzenia metylacji limfocytów u kobiet, co można odwrócić dzięki suplementacji. U myszy Agouti brak grup metylowych w diecie skutkuje uwolnieniem transpozonu (wspomnianej już wyżej, ruchomej sekwencji DNA pochodzenia wirusowego) i wywołaniem mutacji zmieniającej umaszczenie. Ustalono również, że niedobór selenu zmienia profil metylacji DNA w wątrobie oraz w jelicie grubym, a galusan epigallokatechiny (który znajduje się np. w zielonej herbacie) blokuje działanie enzymów – metylotransferaz – które dołączają grupy metylowe do cząsteczek. Chomikom, które naraża się na działanie światła nocą, ujawniają się zaburzenia hormonalne i rozregulowanie metylacji DNA w śledzionie. Niektóre z powyższych wyników są wstępne, inne – jak te dotyczące kwasu foliowego – dobrze potwierdzone. Dziedzina, która zajmuje się badaniem wpływu składników pokarmowych na ekspresję genów to nutrigenomika.

Patrząc na opisane wyżej przykłady można odnieść wrażenie, że dzięki mechanizmom epigenetycznym możemy zmieniać ekspresję swoich genów tak, że jakaś określona cecha wystąpi u nas albo nie, nasili się lub osłabi, że zachorujemy na coś bądź też nie, a może nawet będziemy bardziej odporni. Jest to wniosek na pewno w jakimś stopniu słuszny, ale dziedziczenie epigenetyczne i wpływ czynników środowisk na metylację DNA i histonów są wciąż na tyle słabo poznane, że trudno o uniwersalne i pewne wnioski, układające się w szerszą teorię naukową. Niestety temat ten już zdążyli wykorzystać do swoich celów różnego rodzaju znachorzy, szarlatani, pseudokołcze od mocy pozytywnego myślenia i inni wszelkiej maści naciągacze i oszuści, którzy swoim klientom, wyznawcom czy fanom wmawiają, że ten czy inny suplement albo taka czy inna sesja pozytywnego myślenia, zmieni epigenetycznie ekspresję ich DNA tak, że będą zdrowsi i szczęśliwsi.

W rzeczywistości coś takiego jak programowanie epigenetyczne za pomocą czynników środowiskowych jest możliwe i poświęca się mu różnego rodzaju badania i analizy, ale z pewnością nie polega ono na tym, o czym wyżej. Potrzeba konkretnych badań i mocnych dowodów, że ten lub tamten związek chemiczny w pożywieniu, jakieś ćwiczenie fizyczne albo słuchanie takiej czy innej muzyki zmienia w korzystny sposób profil metylacji DNA albo białek histonowych. Wyciąganie od ludzi dużych pieniędzy za coś o niepotwierdzonym działaniu i podtrzymane wątpliwej jakości argumentami naukowymi, jest po prostu nieetyczne.

programowanie epigenetyczne

Na koniec chciałbym podkreślić kilka ważnych i fascynujących aspektów metylacji DNA. Pierwszym z nich jest jej wpływ na ewolucję biologiczną. W podręcznikach do biologii ewolucyjnej, genetyki czy zoologii albo botaniki wciąż znajdują się zapisy o tym, że źródłami zmienności są: rekombinacja (crossing-over podczas mejozy i łączenia się DNA męskiego i żeńskiego w komórce jajowej), mutacje genetyczne oraz horyzontalny transfer genów (czyli np. wymienione już sekwencje pochodzenia wirusowego albo od endosymbiontów). Z badań ostatniej dekady wynika jednak, że choć czynniki epigenetyczne nie stanowią bezpośrednio sekwencji DNA, to wpływają na nią (np. blokując lub umożliwiając zachodzenie mutacji z udziałem transpozonów), a także na jej ekspresję, co ma kluczowe znaczenie. Z tego też powodu niektórzy za kolejny fundamentalny element zmienności w ewolucji uznają modyfikacje i dziedziczenie epigenetyczne.

Drugi ważny aspekt epigenetyki, zdecydowanie bardziej w modzie, odnosi się do modyfikacji metylacji naszego DNA różnymi czynnikami środowiskowymi tak, by korzystnie wpływało to na nasze zdrowie, a także w przypadku ciężarnych – na zdrowie płodu i przyszłą jakość życia dziecka. Trzeba tu jednak dodać, że ze względu na istnienie dziedziczenia epigenetycznego, zwłaszcza międzypokoleniowego, również czynniki środowiskowe mające na nas wpływ przed poczęciem, będą miały działały pośrednio na nasze przyszłe dzieci. Dotyczy to również naszych wnuków i potencjalnie nawet prawnuków. Może się na przykład okazać, hipotetycznie, że paląc papierosy od 15. roku życia  wymusimy zmiany metylacji naszego DNA, a te zostaną odziedziczone i nasze dzieci oraz kolejne pokolenia będą miały przez to predyspozycję do uzależnienia od nikotyny.

Wniosek z tego taki, że myślenie w stylu „Dopóki nie jestem w poważnym związku i nie planuję dzieci, mogę robić co chcę: źle się odżywiać, mało spać, dużo się stresować, pić alkohol i palić papierosy. Zmienię się, jak poznam prawdziwą miłość albo gdy będę mieć dzieci.” może być dla tych ostatnich zgubne, ale nie wyłącznie – metylacja naszego DNA zachodzi nie tylko w oocytach i plemnikach, lecz potencjalnie we wszystkich komórkach organizmu i modyfikacje takie mogą odbić się na naszym zdrowiu w przyszłości. Wyobraźmy sobie, że jesteśmy bryłą. Nasze DNA określa, z jakiego materiału ona jest, a zatem jaka jest jej twardość, kolor, tekstura. Bryłę tę natomiast rzeźbią czynniki środowiskowe, za pomocą mechanizmów epigenetycznych oraz plastyczności ludzkiego mózgu. Lubię tę metaforę.

Chcesz wesprzeć rozwój mojego bloga? Możesz to zrobić zostając jego patronem tutaj.

Literatura
Barlow, Denise P. "Methylation and imprinting: from host defense to gene regulation?" Science (1993): 309-311.
Barton, Sheila C., M. A. H. Surani, and M. L. Norris. "Role of paternal and maternal genomes in mouse development." Nature 1984): 374-376.
Bryan M. Turner. Chromatin and Gene Regulation: Molecular Mechanisms in Epigenetics. Blackwell Science, Oxford 2001.
Carone, Benjamin R., et al. "Paternally induced transgenerational environmental reprogramming of metabolic gene expression in mammals." Cell 143.7 (2010): 1084-1096.
Cissé, Yasmine M., Kathryn LG Russart, and Randy J. Nelson. "Parental Exposure to Dim Light at Night Prior to Mating Alters Offspring Adaptive Immunity." Scientific Reports 7 (2017): 45497.
Daxinger, Lucia, and Emma Whitelaw. "Understanding transgenerational epigenetic inheritance via the gametes in mammals." Nature Reviews Genetics (2012): 153-162.
de Villena, Fernando Pardo-Manuel, Elena de la Casa-Esperón, and Carmen Sapienza. "Natural selection and the function of genome imprinting: beyond the silenced minority." TRENDS in Genetics (2000): 573-579.
Dias, Brian G., and Kerry J. Ressler. "Parental olfactory experience influences behavior and neural structure in subsequent generations." Nature neuroscience (2014): 89-96.
Douglas J. Futuyma. Ewolucja. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa 2005.
Elhamamsy, Amr Rafat. "Role of DNA methylation in imprinting disorders: an updated review." Journal of Assisted Reproduction and Genetics (2017): 1-14.
Feng, Suhua, et al. "Conservation and divergence of methylation patterning in plants and animals." Proceedings of the National Academy of Sciences (2010): 8689-8694.
Finger, S., F. Boller, and K. L. Tyler. "Historical aspects of the major neurological vitamin deficiency disorders: the water-soluble B vitamins." History of Neurology (2009): 445.
H. Fletcher, I. Hickey, P. Winter. Krótkie wykłady. Genetyka. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2013.
Heard, Edith, and Robert A. Martienssen. "Transgenerational epigenetic inheritance: myths and mechanisms." Cell (2014): 95-109.
Jacob, Robert A., et al. "Moderate folate depletion increases plasma homocysteine and decreases lymphocyte DNA methylation in postmenopausal women." The Journal of nutrition (1998): 1204-1212.
Johannes, Frank, et al. "Assessing the impact of transgenerational epigenetic variation on complex traits." PLoS Genet (2009): e1000530.
Kim, J. K., Mala Samaranayake, and Sriharsa Pradhan. "Epigenetic mechanisms in mammals." Cellular and molecular life sciences  (2009): 596.
Painter, R. C., et al. "Transgenerational effects of prenatal exposure to the Dutch famine on neonatal adiposity and health in later life." BJOG: An International Journal of Obstetrics & Gynaecology (2008): 1243-1249.
Paoloni-Giacobino, Ariane. "Epigenetics in reproductive medicine." Pediatric research 61 (2007): 51R-57R.
Remy, Jean-Jacques. "Stable inheritance of an acquired behavior in Caenorhabditis elegans." Current Biology (2010): R877-R878.
Stanisława Maria Rogalska, Magdalena Achrem, Andrzej Wojciechowski. Chromatyna. Molekularne mechanizmy epigenetyczne. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Poznań 2010.
Suter, Catherine M., Dario Boffelli, and David IK Martin. "A role for epigenetic inheritance in modern evolutionary theory? A comment in response to Dickins and Rahman." Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences  (2013): 20130903.
Veenendaal, Marjolein VE, et al. "Transgenerational effects of prenatal exposure to the 1944–45 Dutch famine." BJOG: An International Journal of Obstetrics & Gynaecology (2013): 548-554.
Weber, Michael, et al. "Distribution, silencing potential and evolutionary impact of promoter DNA methylation in the human genome." Nature genetics (2007): 457-466.

6 komentarzy:

  1. „Może się na przykład okazać, hipotetycznie, że paląc papierosy od 15. roku życia wymusimy zmiany metylacji naszego DNA, a te zostaną odziedziczone i nasze dzieci oraz kolejne pokolenia będą miały przez to predyspozycję do uzależnienia od nikotyny.”

    A dlaczego nie wrodzony wstręt do nikotyny? Przecież zmiany epigenetyczne są bezkierunkowe, jak mutacje. Czemu zmiana wywołana fizjologicznym stresem powodowanym przez obecność trucizny miałaby wywoływać akurat preferencję na tę truciznę, a nie np. skłonność do wczesnego łysienia albo niechęć do zapachu fiołków?

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Rzecz właśnie w tym, że zmiany epigenetyczne niekoniecznie muszą być przypadkowe, jak mutacje.

      Usuń
    2. W takim razie co steruje ich kierunkowością? Tego nie zrozumiałem.
      Żeby zmiany epigenetyczne mogły mieć skutek generalnie nieobojętny, np. pozytywny (powiedzmy: efektywniejsze trawienie tłuszczów u potomków głodującej przodkini) albo negatywny (preferencja na nikotynę) raczej niż przypadkowy, te cząsteczki musiałyby być niesamowicie mądre, by rozumieć zachodzący kilka poziomów wyżej wpływ środowiska na organizm.
      Może być pewnie tak, że metylacja następuje głównie tam, gdzie właśnie podczas stresu zachodzi translacja na RNA (bo pewnie trudniej zmetylować zasady póki pozostają ciasno zwinięte w chromosomach), ale jeśli metylacja blokuje ekspresję, to by skutkowało tylko tym, że dziecko palaczki miałoby obniżoną tolerancję na nikotynę, a nie preferencję na nią (bo skoro w reakcji na szkodliwy czynnik komórka coś robi, to najpewniej dla zniwelowania wpływu tego czynnika, więc jeśli komórka u potomstwa robi to mniej wydajnie, czynnik będzie działał silniej). Ale to z kolei powinien wycinać stary dobry dobór, bo jak ktoś ma zmniejszoną tolerancję na nikotynę, to dostanie raka jeszcze przed trzydziestką i nie doczeka się dzieci, więc pokolenie F5 nie zaistnieje.

      Usuń
    3. Pytasz o to, dlaczego np. przy głodzie geny metabolizmu tłuszczów są metylowane tak, by prowadzić potencjalnie np. do zwiększenia gromadzenia tłuszczu? Co bezpośrednio odpowiada za kierunkowość? Mogą to być różne rzeczy, np. niedobór grup metylowych w diecie i niedmetylowanie albo inhibitory metylotransferaz w diecie.

      Usuń
    4. No ale w takim razie wracamy do bezkierunkowości, bo brak czy nadmiar grup metylowych będzie tak samo działał wszędzie w genomie, nie tylko w okolicy genów mających związek z głodem czy jedzeniem. Będzie analogicznym czynnikiem, jak np. twarde promieniowanie dla normalnych mutacji – stymuluje je, ale nie oczekujemy, że te mutacje będą zwiększać czy zmniejszać odporność na promieniowanie.

      Usuń
    5. Wydaje mi się, że kierunkowość jest tutaj powodowana stałym narażeniem na dany czynnik o działaniu, powiedzmy, metylującym. Mówiąc wprost i czepiając się palenia- dziecko osoby palącej będzie miało większe prawodpodobieństwo już na starcie, że też stanie się nikotynistą i samo zapewni w ten sposób kierunkowość między generacjami. A jeśli chodzi o jedno życie pojedynczego człowieka to kierunkowość zmian jest powodowana przez tzw. metylotransferazy zachowawcze, odpowiedzialne za nałożenie "nowego" starego piętna. Za przypadkowość metylacji odpowiadają inne metylotrasferazy indukowane innymi czynnikami w porównaniu do zachowawczych. Jest jeszcze jedna rzecz, którą pomyliłeś, nadmiar grup metylowych w genomie nie będzie działał tak samo w całym genomie jak w obrębie poszczególnych genów. Nawet dalej- poziom zmetylowania niektórych genów będzie tkankowo specyficzny. Ten sam gen eksprymowany w mózgu będzie miał inny poziom metylacji niż ten, który uległ ekspresji np. we krwi (autyzm).

      Usuń