Epigeneetika: erinevus redaktsioonide vahel

Allikas: Vikipeedia
Sirvi ajalugu interaktiivselt
← Vanem muudatusUuem muudatus →
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
VisuaalneVikitekst
PResümee puudub
Snuupo (arutelu | kaastöö)
471 muudatust
Resümee puudub
1. rida: 1. rida:
{{Keeletoimeta|lisaja=Kuriuss|aasta=2018|kuu=september}}
{{Keeletoimeta|lisaja=Kuriuss|aasta=2018|kuu=september}}
'''Epigeneetika''' on teadus, mis uurib muutusi organismides [[geeniekspressioon|geeniekspressiooni]] muutuste kaudu. Need geeniekspressiooni muutused ei
'''Epigeneetika''' on teadus, mis uurib muutusi organismides [[geeniekspressioon|geeniekspressiooni]] muutuste kaudu. Need geeniekspressiooni muutused ei ole seotud [[genoom|genoomi muutustega]].<ref name="CP5Zg" />
ole seotud [[genoom|genoomimuutustega]]. <ref name="CP5Zg" />
Epigeneetilised mehhanismid jagunevad kolmeks: [[DNA]] [[metülatsioon]], [[RNA]]-ga seonduv vaigistamine ([[miRNA]]-d ja [[sRNA]]-d) ja [[histoon]]ide modifikatsioon.<ref name="CIDPv" />
Epigeneetilised mehhanismid jagunevad kolmeks: [[DNA]] [[metülatsioon]], [[RNA]]-ga seonduv vaigistamine ([[miRNA]]-d ja [[sRNA]]-d) ja [[histoon]]ide modifikatsioon.<ref name="CIDPv" />


==Ajalugu==
==Ajalugu==
Epigeneetika mõiste on võrreldes oma esialgse tähendusega palju muutunud. Epigeneetika termini lõi 1942. aastal [[C. H. Waddington|Conrad Hal Waddington]], ühendades epigeneesi ja geneetika, sel ajal kirjeldas termin geenide mõju morfoloogiale. See termin defineeris rohkem arengubioloogiat kui praegust epigeneetikat. 1957. aastal kasutas [[T. H. Huxley]] epigeneetikat kui terminit, millega kirjeldada kudede ja organite diferentseerumist. [[G. D. Searle|Gideon Daiel Searle]] ja [[R. J. Berry]] kasutasid 1963. aastal seda terminit, et kirjeldada keskkonna mõju geenide avaldumisele. <ref name="jYoqp" />
Epigeneetika mõiste on võrreldes oma esialgse tähendusega palju muutunud. Epigeneetika termini lõi 1942. aastal [[C. H. Waddington|Conrad Hal Waddington]], ühendades epigeneesi ja geneetika, sel ajal kirjeldas termin geenide mõju morfoloogiale. See termin defineeris rohkem arengubioloogiat kui praegust epigeneetikat. 1957. aastal kasutas [[T. H. Huxley]] epigeneetikat kui terminit, millega kirjeldada kudede ja organite diferentseerumist. [[G. D. Searle|Gideon Daiel Searle]] ja [[R. J. Berry]] kasutasid 1963. aastal seda terminit, et kirjeldada keskkonna mõju geenide avaldumisele.<ref name="jYoqp" />


1996. aastal defineerisid [[Arthur Riggs|Riggs]] ja [[Thomas N. Porter|Porter]] epigneetikat kui teadust, mis uurib mitootiliselt ja meiootiliselt pärandatavad muutusi geeni funktsionaalsuses, mis ei ole seletatavad muutustega DNA järjestuses.<ref name="KYISH" />
1996. aastal defineerisid [[Arthur Riggs|Riggs]] ja [[Thomas N. Porter|Porter]] epigneetikat kui teadust, mis uurib [[mitoos|mitootiliselt]] ja [[meioos|meiootiliselt]] pärandatavaid muutusi geeni funktsionaalsuses, mis ei ole seletatavad muutustega DNA järjestuses.<ref name="KYISH" />


==Mehhanismid==
==Mehhanismid==
===Histoonide modifikatsioon===
===Histoonide modifikatsioon===
[[File:Protein H2AFJ PDB 1aoi.png|thumb|Histooni ümber keerdunud DNA]]
[[File:Protein H2AFJ PDB 1aoi.png|thumb|Histooni ümber keerdunud DNA]]
Translatsioonijärgsed [[histoon|histoonide]] muundamised mõjutavad histoonide aktiivsust. Näiteks konserveerunud [[lüsiin|lüsiini]] jääkide [[atsetüülimine]] ja [[metüleerimine]]. Üldiselt atsetüülimine märgib aktiivseid, [[Transkriptsioon (geneetika)|transkriptsiooniliselt]] pädevaid regioone, samas kui ala-atsüülitud histoonid on enamasti leitud transkriptsiooniliselt inaktiivsetes [[Eurkromatiin|eukromatiini]]- või [[heterokromatiin|heterokromatiininiregioonides]]. Histooni metüleerimine võib [[kromatiin|kromatiinis]] viidata nii aktiivsete kui ka inaktiivsete regioonidele. Lüsiin 9 N lõpu metüleerimine [[histoon H3]] (H3-K9) tähistab [[vaikne DNA|vaikset DNA-d]] (''silent DNA''). See marker on hajutatud üle heterokromatiini regioonide, nagu [[tsentromeer]]id ja [[telomeer]]id. Seda on leitud ka mitteaktiivsetes X-kromosoomides ja vaigistatud [[promootor]]ites. Samas, kui lüsiin 4 histoon H3 (H3–K4) metüleerimine viitab aktiivsusele ja on peamiselt leitud aktiivsete geenide promootorites. Kuna lüsiini metülatsioon võib olla nii [[monomeer|mono]]-, [[dimeer|di]]- kui ka trimeerne ning histoone võivad mõjutada teised translatsioonijärgsed muundamised, nagu fosforüleerimine. See võimaldab luua palju erinevaid kombinatsioone, mis omakorda paneb aluse [[histooni kood|histooni koodile]].
Translatsioonijärgsed [[histoon|histoonide]] muundamised mõjutavad histoonide aktiivsust. Näiteks konserveerunud [[lüsiin|lüsiini]] jääkide [[atsetüülimine]] ja [[metüleerimine]]. Üldiselt atsetüülimine märgib aktiivseid, [[Transkriptsioon (geneetika)|transkriptsiooniliselt]] pädevaid regioone, samas kui ala-atsüülitud histoonid on enamasti leitud transkriptsiooniliselt inaktiivsetes [[Eurkromatiin|eukromatiini]]- või [[heterokromatiin|heterokromatiininiregioonides]]. Histooni metüleerimine võib [[kromatiin|kromatiinis]] viidata nii aktiivsetele kui ka inaktiivsetele regioonidele. Lüsiin 9 N lõpu metüleerimine [[histoon H3|histoonis H3]] (H3-K9) tähistab [[vaikne DNA|vaikset DNA-d]] (''silent DNA''). See marker on hajutatud üle heterokromatiini regioonide, nagu [[tsentromeer]]id ja [[telomeer]]id. Seda on leitud ka mitteaktiivsetes [[X-kromosoom]]ides ja vaigistatud [[promootor]]ites. Samas, kui lüsiin 4 metüleerimine histoonis H3 (H3–K4) viitab aktiivsusele ja on peamiselt leitud aktiivsete geenide promootorites. Lüsiini metülatsioon võib olla nii [[monomeer|mono]]-, [[dimeer|di]]- kui ka trimeerne ning histoone võivad mõjutada teised translatsioonijärgsed muundamised, nagu fosforüleerimine. See võimaldab luua palju erinevaid kombinatsioone, mis omakorda paneb aluse [[histooni kood|histooni koodile]].<ref name="4ZiKE" />
<ref name="4ZiKE" />




===RNA transkriptsiooni autonoomne regulatsioon===
===RNA transkriptsiooni autonoomne regulatsioon===


Geenid on võimelised pärast enda aktiveerimist kontrollima oma aktiivsust. Näiteks [[Hnf4]] ja [[MyoD]] suurendavad mitmete maksa- ja lihasspetsiifiliste geenide transkriptsiooni ning lisaks suurendavad nad ka enda transkriptsiooni nende endi toodetud valkude kaudu. RNA signaliseerimine hõlmab eri mõjuga kromatiini modifitseerimiskomplekse ja DNA [[metüültransferaas]]i sidumist spetsiifilistesse lookustesse RNA abil, diferentseerumisel ja arengul.
Geenid on võimelised pärast enda aktiveerimist kontrollima oma aktiivsust. Näiteks [[Hnf4]] ja [[MyoD]] suurendavad mitmete maksa- ja lihasspetsiifiliste geenide transkriptsiooni ning lisaks suurendavad nad ka enda transkriptsiooni nende endi toodetud valkude kaudu. RNA signaliseerimine hõlmab eri mõjuga kromatiini modifitseerimiskomplekse ja DNA [[metüültransferaas]]i sidumist spetsiifilistesse lookustesse RNA abil, diferentseerumisel ja arengul.<ref name="gFHRO" />
⚫
Teisi epigeneetilisi muutusi tekitavad RNA alternatiivsel splaissimisel tekkinud produktid või kaheahelalise RNA teke. Raku järeltulijad, milles geen oli aktiveeritud, pärivad selle aktiivsuse isegi siis, kui geeni algne aktiveerija on kadunud. Nende geenide sisse- või väljalülitumist kontrollib signaali [[transduktsioon]], kuigi mõnes süsteemis võib rakuseina liitumisel RNA [[difusioon|difusiooni]] kaudu liikuda ühest rakust. Suur hulk RNA-d ja valke antakse emalt [[sügoot|sügoodile]] [[ovogenees|ovogeneesis]] või toiterakkudelt (''nurse cells''), millest tekivad nn [[emamõju]] fenotüübid. Väike kogus RNA-d tuleb ka spermalt ning on tõendeid, et see epigeneetiline informatsioon viib vaadeldavatele muutustele mitmes järeltulevas põlvkonnas.<ref name="xE5HS" />
<ref name="gFHRO" />
⚫
Teisi epigeneetilisi muutusi tekitavad RNA alternatiivsel splaissimisel tekkinud produktid või kaheahelalise RNA teke. Raku järeltulijad, milles geen oli aktiveeritud, pärivad selle aktiivsuse isegi siis, kui geeni algne aktiveerija on kadunud. Nende geenide sisse- või väljalülitumist kontrollib signaali [[transduktsioon]], kuigi mõnes süsteemis võib rakuseina liitumisel RNA [[difusioon|difusiooni]] kaudu liikuda ühest rakust. Suur hulk RNA-d ja valke antakse emalt [[sügoot|sügoodile]] [[ovogenees|ovogeneesis]] või ''nurse''-rakkudelt, millest tekivad nn ''maternal effect''’i fenotüübid. Väike kogus RNA-d tuleb ka spermalt ning on tõendeid, et see epigeneetiline informatsioon viib vaadeldavatele muutustele mitmes järeltulevas põlvkonnas.
<ref name="xE5HS" />


===miRNA===
===miRNA===


[[MikroRNA]] (miRNA) on [[mittekodeeriv RNA]], mille suurus varieerub 17–25 [[Nukleotiidid|nukleotiidini]]. MiRNA reguleerib mitmeid bioloogilise protsesse, nagu näiteks organismi areng, rakkude kiire kasvamine ja [[diferentseerumine]], signaalide edasikandmine, [[apoptoos]], [[metabolism]] ja eluiga. Praeguseks on avastatud inimeses 2024 erinevat miRNA-d. Eeldatakse, et umbes 30% inimese geenidest on reguleeritud miRNA-de kaudu.
[[MikroRNA]] (miRNA) on [[mittekodeeriv RNA]], mille suurus varieerub 17–25 [[Nukleotiidid|nukleotiidini]]. MiRNA reguleerib mitmeid bioloogilisi protsesse, nagu näiteks organismi areng, rakkude kiire kasvamine ja [[diferentseerumine]], signaalide edasikandmine, [[apoptoos]], [[metabolism]] ja eluiga. Praeguseks on avastatud inimeses 2024 erinevat miRNA-d. Eeldatakse, et umbes 30% inimese geenidest on reguleeritud miRNA-de kaudu.<ref name="KJcAa" />
<ref name="KJcAa" />


===sRNA===
===sRNA===


[[sRNA|sRNA-d]] on väiksed (50–250 nukleotiidi) ning keeruka struktuuriga mittekodeerivad RNA fragmendid, mis asuvad ainult bakterites. Nad kontrollivad geeniekspressiooni, kaasa arvatud [[Virulentsus|virulentsusega]] seotud geene patogeenides, ja on vaadeldavad uute märklaudadena võitluses ravimite resistensete bakteritega. Praeguseks on teada umbes 400 sRNA toime rakule.
[[sRNA|sRNA-d]] on väiksed (50–250 nukleotiidi) ning keeruka struktuuriga mittekodeerivad RNA fragmendid, mida leidub ainult bakterites. Nad kontrollivad geeniekspressiooni, kaasa arvatud [[Virulentsus|virulentsusega]] seotud geene patogeenides, ja on vaadeldavad uute märklaudadena võitluses ravimite suhtes resistensete bakteritega. Praeguseks on teada umbes 400 sRNA toime rakule.<ref name="H9Y4v" />
<ref name="H9Y4v" />


===Priion===
===Priion===
42. rida: 36. rida:
===Areng===
===Areng===


[[Somaatiline rakk|Somaatiliste rakkude]] epigeneetilne pärand on väga oluline hulkraksete eukarüootide arengus. Eelkõige toimub see DNA metülatsiooni ja kromatiini muutmise kaudu. Genoomi järjestus on stabiilne (mõne erandiga), aga rakud võivad areneda paljudeks tüüpideks, millel on eri funktsioonid ning mis reageerivad erinevalt keskkonnale ja rakusisestele signaalidele. Seega individuaalses arengus morfogeenid aktiveerivad või vaigistavad geene epigeneetiliselt päranduval moel, andes rakkudele "mälu". Imetajates on enamik rakke lõplikult diferentseerunud, ainsaks erandiks on [[Tüvirakk|tüvirakud]], mis säilitavad võime diferentseeruda erinevateks rakutüüpideks. Imetajates jätkavad mõned tüvirakud uute diferentseerunud rakkude tootmist kogu elu, nagu see toimub neurogeneesis, kuid imetajad ei ole võimelised reageerima mõne koe kaotusele, näiteks ei ole nad võimelised taastama jäsemeid, milleks mõni teine organism on suuteline. Erinevalt loomadest ei diferentseeru taimed lõplikult, säilitades [[totipotentsus|totipotentsuse]], mis annab neile võimaluse luua ühest rakust uus taim. Samas kasutavad taimed ka palju loomade omadega sarnaseid mehhanisme, nagu näiteks kromatiinide muundamine. On oletatud, et mõned taimerakud ei kasuta raku "mälu" diferentseerumiseks, vaid muudavad oma geeniekspressiooni mustrit, kasutades informatsiooni keskkonnast ja ümbritsevatest rakkudest.
[[Somaatiline rakk|Somaatiliste rakkude]] epigeneetiline pärand on väga oluline hulkraksete [[eukarüoodid|eukarüootide]] arengus. Eelkõige toimub see DNA metülatsiooni ja kromatiini muutmise kaudu. Genoomi järjestus on stabiilne (mõne erandiga), aga rakud võivad areneda paljudeks tüüpideks, millel on eri funktsioonid ning mis reageerivad erinevalt keskkonnale ja rakusisestele signaalidele. Seega individuaalses arengus morfogeenid aktiveerivad või vaigistavad geene epigeneetiliselt päranduval moel, andes rakkudele "mälu". Imetajates on enamik rakke lõplikult diferentseerunud, ainsaks erandiks on [[Tüvirakk|tüvirakud]], mis säilitavad võime diferentseeruda erinevateks rakutüüpideks. Imetajates jätkavad mõned tüvirakud uute diferentseerunud rakkude tootmist kogu elu, nagu see toimub neurogeneesis, kuid imetajad ei ole võimelised reageerima mõne koe kaotusele, näiteks ei ole nad võimelised taastama jäsemeid, milleks mõni teine organism on suuteline. Erinevalt loomadest ei diferentseeru taimed lõplikult, säilitades [[totipotentsus|totipotentsuse]], mis annab neile võimaluse luua ühest rakust uus taim. Samas kasutavad taimed ka palju loomade omadega sarnaseid mehhanisme, nagu näiteks kromatiinide muundamine. On oletatud, et mõned taimerakud ei kasuta raku "mälu" diferentseerumiseks, vaid muudavad oma geeniekspressiooni mustrit, kasutades informatsiooni keskkonnast ja ümbritsevatest rakkudest.<ref name="Jvo25" />
<ref name="Jvo25" />






Epigeneetika saab jagada ettemääratud ja tõenäosuslikuks epigeneesiks. Ettemääratud epigenees on ühesuunaline liikumine DNA struktuurist funktsionaalse valgu valmimiseni. Ettemääratud tähendab seda, et areng on ettekirjutatud ja etteennustatav. Tõenäosuslik epigenees on kahesuunaline protsess, kus struktuuri ja funktsionaalsuse arengut juhivad välised mõjutajad.
Epigeneetika saab jagada ettemääratud ja tõenäosuslikuks epigeneesiks. Ettemääratud epigenees on ühesuunaline liikumine DNA struktuurist funktsionaalse valgu valmimiseni. Ettemääratud tähendab seda, et areng on ettekirjutatud ja etteennustatav. Tõenäosuslik epigenees on kahesuunaline protsess, kus struktuuri ja funktsionaalsuse arengut juhivad välised mõjutajad.<ref name="W6cm5" />
<ref name="W6cm5" />
===Meditsiin===
===Meditsiin===


Epigeneetikal on meditsiinis mitmeid kasutusvõimalusi.
Epigeneetikal on meditsiinis mitmeid kasutusvõimalusi.<ref name="d9Iyz" />
⚫
Kaasasündinud geneetilisi haigusi on põhjalikult uuritud ning on teada, et epigeneetika mängib näiteks [[Angelmani sündroom]]i ja [[Praderi-Willi sündroom|Praderi-Willi sündroomi]] puhul olulist rolli. Neid haigusi põhjustavad geenide kustutamine ja inaktiveerimine ning haigused on harilikud geenivermimise (''genomic imprinting'') tõttu, mis muudab indiviidi [[hemisügootne|hemisügootseks]].<ref name="qtV07" />
<ref name="d9Iyz" />
⚫
Kaasasündinud geneetilisi haigusi on põhjalikult uuritud ning on teada, et epigeneetika mängib näiteks [[Angelmani sündroom]]i ja [[Praderi-Willi sündroom|Praderi-Willi sündroomi]] puhul olulist rolli. Neid haigusi põhjustavad geenide kustutamine ja inaktiveerimine ning haigused on harilikud geenivermimise (''genomic imprinting'') tõttu, mis muudab indiviidi [[hemisügootne|hemisügootseks]]. <ref name="qtV07" />


===Evolutsioon===
===Evolutsioon===


Epigeneetikal on evolutsioonis oluline roll, kui epigeneetilised tunnused on pärandatavad. [[Weismanni barjäär]] on omane loomadele ning epigeneetiline pärilikkus on tavalisem taimedel ja mikroobidel. Eva Jablonka ja Marion Lamb on arvanud, et need mehhanismid võivad vajada uuendamist, et mahtuda sünteetilise evolutsiooniteooria raamidesse.
Epigeneetikal on evolutsioonis oluline roll, kui epigeneetilised tunnused on pärandatavad. [[Weismanni barjäär]] on omane loomadele ning epigeneetiline pärilikkus on tavalisem taimedel ja mikroobidel. Eva Jablonka ja Marion Lamb on arvanud, et need mehhanismid võivad vajada uuendamist, et mahtuda [[Sünteetiline evolutsiooniteooria|sünteetilise evolutsiooniteooria]] raamidesse.<ref name="V1S0u" />
⚫
Teised bioloogid on sidunud epigeneetilise pärilikkuse [[populatsioonigeneetika]] mudelitega või on avalikult skeptilised.<ref name="IgWlx" />
<ref name="V1S0u" />
⚫
Teised bioloogid on sidunud epigeneetilise pärilikkuse populatsioonigeneetika mudelitega või on avalikult skeptilised.
<ref name="IgWlx" />


Epigeneetiline pärilikkus erineb traditsioonilisest pärilikkuse mõistest kahel viisil: mutatsioonid toimuvad kiiremini ning on tagasipööratavad. Epigeneetilised mehhanismid, nagu PSI+ süsteem, suurendavad liigi evolutsioonivõimet, sest võimaldavad keskkonnamuutustega kiirelt kohaneda.
Epigeneetiline pärilikkus erineb traditsioonilisest pärilikkuse mõistest kahel viisil: mutatsioonid toimuvad kiiremini ning on tagasipööratavad. Epigeneetilised mehhanismid, nagu PSI+ süsteem, suurendavad liigi evolutsioonivõimet, sest võimaldavad keskkonnamuutustega kiirelt kohaneda.<ref name="VWfpc" />
<ref name="VWfpc" />


===Genoomivermimisega kaasnevad haigused ===
===Genoomivermimisega kaasnevad haigused ===


[[Genoomivermimine]] on nähtus, mille puhul puhul geenide avaldumine sõltub sellest, kummalt vanemalt on see päritud. Inimestel on see seotud mitmete haigustega, näiteks Angelmani sündroomiga ja Praderi-Willi sündroomiga. <ref name="grwAU" /> Mõlemad neist tekivad kromosoomi 15q osalise kustutamise tagajärjel. Kindla sündroomi väljakujunemise otsustab aga see, kas mutatsioon pärineb emalt või isalt. <ref name="7uAJw" />
[[Genoomivermimine]] on nähtus, mille puhul puhul geeni avaldumine sõltub sellest, kummalt vanemalt on see päritud. Inimestel on see seotud mitmete haigustega, näiteks Angelmani sündroomiga ja Praderi-Willi sündroomiga.<ref name="grwAU" /> Mõlemad neist tekivad kromosoomi 15q osalise kustutamise tagajärjel. Kindla sündroomi väljakujunemise otsustab aga see, kas mutatsioon pärineb emalt või isalt.<ref name="7uAJw" />


== Viited ==
== Viited ==

Redaktsioon: 1. veebruar 2019, kell 15:06

Epigeneetika on teadus, mis uurib muutusi organismides geeniekspressiooni muutuste kaudu. Need geeniekspressiooni muutused ei ole seotud genoomi muutustega.[1] Epigeneetilised mehhanismid jagunevad kolmeks: DNA metülatsioon, RNA-ga seonduv vaigistamine (miRNA-d ja sRNA-d) ja histoonide modifikatsioon.[2]

Ajalugu

Epigeneetika mõiste on võrreldes oma esialgse tähendusega palju muutunud. Epigeneetika termini lõi 1942. aastal Conrad Hal Waddington, ühendades epigeneesi ja geneetika, sel ajal kirjeldas termin geenide mõju morfoloogiale. See termin defineeris rohkem arengubioloogiat kui praegust epigeneetikat. 1957. aastal kasutas T. H. Huxley epigeneetikat kui terminit, millega kirjeldada kudede ja organite diferentseerumist. Gideon Daiel Searle ja R. J. Berry kasutasid 1963. aastal seda terminit, et kirjeldada keskkonna mõju geenide avaldumisele.[3]

1996. aastal defineerisid Riggs ja Porter epigneetikat kui teadust, mis uurib mitootiliselt ja meiootiliselt pärandatavaid muutusi geeni funktsionaalsuses, mis ei ole seletatavad muutustega DNA järjestuses.[4]

Mehhanismid

Histoonide modifikatsioon

Histooni ümber keerdunud DNA

Translatsioonijärgsed histoonide muundamised mõjutavad histoonide aktiivsust. Näiteks konserveerunud lüsiini jääkide atsetüülimine ja metüleerimine. Üldiselt atsetüülimine märgib aktiivseid, transkriptsiooniliselt pädevaid regioone, samas kui ala-atsüülitud histoonid on enamasti leitud transkriptsiooniliselt inaktiivsetes eukromatiini- või heterokromatiininiregioonides. Histooni metüleerimine võib kromatiinis viidata nii aktiivsetele kui ka inaktiivsetele regioonidele. Lüsiin 9 N lõpu metüleerimine histoonis H3 (H3-K9) tähistab vaikset DNA-d (silent DNA). See marker on hajutatud üle heterokromatiini regioonide, nagu tsentromeerid ja telomeerid. Seda on leitud ka mitteaktiivsetes X-kromosoomides ja vaigistatud promootorites. Samas, kui lüsiin 4 metüleerimine histoonis H3 (H3–K4) viitab aktiivsusele ja on peamiselt leitud aktiivsete geenide promootorites. Lüsiini metülatsioon võib olla nii mono-, di- kui ka trimeerne ning histoone võivad mõjutada teised translatsioonijärgsed muundamised, nagu fosforüleerimine. See võimaldab luua palju erinevaid kombinatsioone, mis omakorda paneb aluse histooni koodile.[5]


RNA transkriptsiooni autonoomne regulatsioon

Geenid on võimelised pärast enda aktiveerimist kontrollima oma aktiivsust. Näiteks Hnf4 ja MyoD suurendavad mitmete maksa- ja lihasspetsiifiliste geenide transkriptsiooni ning lisaks suurendavad nad ka enda transkriptsiooni nende endi toodetud valkude kaudu. RNA signaliseerimine hõlmab eri mõjuga kromatiini modifitseerimiskomplekse ja DNA metüültransferaasi sidumist spetsiifilistesse lookustesse RNA abil, diferentseerumisel ja arengul.[6] Teisi epigeneetilisi muutusi tekitavad RNA alternatiivsel splaissimisel tekkinud produktid või kaheahelalise RNA teke. Raku järeltulijad, milles geen oli aktiveeritud, pärivad selle aktiivsuse isegi siis, kui geeni algne aktiveerija on kadunud. Nende geenide sisse- või väljalülitumist kontrollib signaali transduktsioon, kuigi mõnes süsteemis võib rakuseina liitumisel RNA difusiooni kaudu liikuda ühest rakust. Suur hulk RNA-d ja valke antakse emalt sügoodile ovogeneesis või toiterakkudelt (nurse cells), millest tekivad nn emamõju fenotüübid. Väike kogus RNA-d tuleb ka spermalt ning on tõendeid, et see epigeneetiline informatsioon viib vaadeldavatele muutustele mitmes järeltulevas põlvkonnas.[7]

miRNA

MikroRNA (miRNA) on mittekodeeriv RNA, mille suurus varieerub 17–25 nukleotiidini. MiRNA reguleerib mitmeid bioloogilisi protsesse, nagu näiteks organismi areng, rakkude kiire kasvamine ja diferentseerumine, signaalide edasikandmine, apoptoos, metabolism ja eluiga. Praeguseks on avastatud inimeses 2024 erinevat miRNA-d. Eeldatakse, et umbes 30% inimese geenidest on reguleeritud miRNA-de kaudu.[8]

sRNA

sRNA-d on väiksed (50–250 nukleotiidi) ning keeruka struktuuriga mittekodeerivad RNA fragmendid, mida leidub ainult bakterites. Nad kontrollivad geeniekspressiooni, kaasa arvatud virulentsusega seotud geene patogeenides, ja on vaadeldavad uute märklaudadena võitluses ravimite suhtes resistensete bakteritega. Praeguseks on teada umbes 400 sRNA toime rakule.[9]

Priion

Priionid on valgud, mis on võimelised sama tüüpi valke endasuguseks muundama. Seda saab vaadelda kui epigeneetilist protsessi, kuna nad on võimelised organismis tegema muutusi, paljunema ja tehtud muutusi edasi pärandama. [10]

Funktsioonid ja tagajärjed

Areng

Somaatiliste rakkude epigeneetiline pärand on väga oluline hulkraksete eukarüootide arengus. Eelkõige toimub see DNA metülatsiooni ja kromatiini muutmise kaudu. Genoomi järjestus on stabiilne (mõne erandiga), aga rakud võivad areneda paljudeks tüüpideks, millel on eri funktsioonid ning mis reageerivad erinevalt keskkonnale ja rakusisestele signaalidele. Seega individuaalses arengus morfogeenid aktiveerivad või vaigistavad geene epigeneetiliselt päranduval moel, andes rakkudele "mälu". Imetajates on enamik rakke lõplikult diferentseerunud, ainsaks erandiks on tüvirakud, mis säilitavad võime diferentseeruda erinevateks rakutüüpideks. Imetajates jätkavad mõned tüvirakud uute diferentseerunud rakkude tootmist kogu elu, nagu see toimub neurogeneesis, kuid imetajad ei ole võimelised reageerima mõne koe kaotusele, näiteks ei ole nad võimelised taastama jäsemeid, milleks mõni teine organism on suuteline. Erinevalt loomadest ei diferentseeru taimed lõplikult, säilitades totipotentsuse, mis annab neile võimaluse luua ühest rakust uus taim. Samas kasutavad taimed ka palju loomade omadega sarnaseid mehhanisme, nagu näiteks kromatiinide muundamine. On oletatud, et mõned taimerakud ei kasuta raku "mälu" diferentseerumiseks, vaid muudavad oma geeniekspressiooni mustrit, kasutades informatsiooni keskkonnast ja ümbritsevatest rakkudest.[11]


Epigeneetika saab jagada ettemääratud ja tõenäosuslikuks epigeneesiks. Ettemääratud epigenees on ühesuunaline liikumine DNA struktuurist funktsionaalse valgu valmimiseni. Ettemääratud tähendab seda, et areng on ettekirjutatud ja etteennustatav. Tõenäosuslik epigenees on kahesuunaline protsess, kus struktuuri ja funktsionaalsuse arengut juhivad välised mõjutajad.[12]

Meditsiin

Epigeneetikal on meditsiinis mitmeid kasutusvõimalusi.[13] Kaasasündinud geneetilisi haigusi on põhjalikult uuritud ning on teada, et epigeneetika mängib näiteks Angelmani sündroomi ja Praderi-Willi sündroomi puhul olulist rolli. Neid haigusi põhjustavad geenide kustutamine ja inaktiveerimine ning haigused on harilikud geenivermimise (genomic imprinting) tõttu, mis muudab indiviidi hemisügootseks.[14]

Evolutsioon

Epigeneetikal on evolutsioonis oluline roll, kui epigeneetilised tunnused on pärandatavad. Weismanni barjäär on omane loomadele ning epigeneetiline pärilikkus on tavalisem taimedel ja mikroobidel. Eva Jablonka ja Marion Lamb on arvanud, et need mehhanismid võivad vajada uuendamist, et mahtuda sünteetilise evolutsiooniteooria raamidesse.[15] Teised bioloogid on sidunud epigeneetilise pärilikkuse populatsioonigeneetika mudelitega või on avalikult skeptilised.[16]

Epigeneetiline pärilikkus erineb traditsioonilisest pärilikkuse mõistest kahel viisil: mutatsioonid toimuvad kiiremini ning on tagasipööratavad. Epigeneetilised mehhanismid, nagu PSI+ süsteem, suurendavad liigi evolutsioonivõimet, sest võimaldavad keskkonnamuutustega kiirelt kohaneda.[17]

Genoomivermimisega kaasnevad haigused

Genoomivermimine on nähtus, mille puhul puhul geeni avaldumine sõltub sellest, kummalt vanemalt on see päritud. Inimestel on see seotud mitmete haigustega, näiteks Angelmani sündroomiga ja Praderi-Willi sündroomiga.[18] Mõlemad neist tekivad kromosoomi 15q osalise kustutamise tagajärjel. Kindla sündroomi väljakujunemise otsustab aga see, kas mutatsioon pärineb emalt või isalt.[19]

Viited

  1. ↑ Epigenetics – Oxford Dictionary
  2. ↑ Gerda Egger, Gangning Liang, Ana Aparicio & Peter A. Jones (27. mai 2004). "Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy". 429 (inglise). Nature.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)
  3. ↑ D. Haig. The (Dual) origin of Epigenetics, 2004.
  4. ↑ Gary Felsenfeld (15. juuni 2014). "A Brief History of Epigenetics". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology.
  5. ↑ Gerda Egger, Gangning Liang, Ana Aparicio & Peter A. Jones (27. mai 2004). "Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy" (PDF) (inglise keeles). Nature. Vaadatud 04.10.2014.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  6. ↑ John S. Mattick, Paulo P. Amaral, Marcel E. Dinger, Tim R. Mercer & Mark F. Mehler (jaanuar 2009). "RNA regulation of epigenetic processes". BioEssays.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)
  7. ↑ Charles Q. Choi (25. mai 2006). "RNA can be hereditary molecule". The scientist.
  8. ↑ Wang Z, Yao H, Lin S, Zhu X, Shen Z, Lu G, Poon WS, Xie D, Lin MC & Kung HF (30. aprill 2013). "Transcriptional and epigenetic regulation of human microRNAs". Cancer Letters.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)
  9. ↑ Benjamin P. Howden,corresponding authora, Marie Beaume, Paul F. Harrison, David Hernandez, Jacques Schrenzel, Torsten Seemann, Patrice Francois & Timothy P. Stinear (august 2013). "Analysis of the Small RNA Transcriptional Response in Multidrug-Resistant Staphylococcus aureus after Antimicrobial Exposure". Antimicrob Agents Chemother.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)
  10. ↑ Randal Halfmann & Susan Lindquist (29. oktoober 2010). "Epigenetics in the Extreme: Prions and the Inheritance of Environmentally Acquired Traits". Science.
  11. ↑ Silvia Costa & Peter Shawemail (2006). "'Open minded' cells: how cells can change fate". Trends in Cell Biology.
  12. ↑ James Griesemer,Matthew H. Haber, Grant Yamashita & Lisa Gannett (2005). "Critical Notice: Cycles of Contingency – Developmental Systems and Evolution". Biology and Philosophy.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)
  13. ↑ Richard Chahwan,Sandeep N Wontakal & Sergio Roa (17. märts 2011). "The multidimensional nature of epigenetic information and its role in disease". Discovery Medicine.
  14. ↑ Richard Chahwan. "ANGELMAN SYNDROME CHROMOSOME REGION, INCLUDED; ANCR, INCLUDED".
  15. ↑ Lamb MJ, Jablonka E. Evolution in four dimensions: genetic, epigenetic, behavioral, and symbolic variation in the history of life, 2006
  16. ↑ Michael Lynch (2007). "The frailty of adaptive hypotheses for the origins of organismal complexity". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
  17. ↑ Cortland K. Griswold & Joanna Masel (12. juuni 2009). "Complex Adaptations Can Drive the Evolution of the Capacitor (PSI+), Even with Realistic Rates of Yeast Sex". PLOS genetics.
  18. ↑ Andrew J Wood & Rebecca J Oakey (november 2007). "Genomic Imprinting in Mammals: Emerging Themes and Established Theories". PLOS genetics.
  19. ↑ J. H. M. Knoll1, R. D. Nicholls, R. E. Magenis, J. M. Graham Jr., M. Lalande, S. A. Latt, John M. Opitz Editor & James F. Reynolds (veebruar 1989). "Angelman and Prader-Willi syndromes share a common chromosome 15 deletion but differ in parental origin of the deletion". American Journal of Medical Genetics. {{netiviide}}: parameetris |Autor= on üldnimi (juhend)CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)

Vaata ka

Kirjandus

  • Tost, Jorg 2008. Epigenetics. Norfolk: Caister Academic Press.

Välislingid

Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Epigeneetika&oldid=5206940"