Contenu
- Epigénétique: définition et aperçu
- Comment fonctionne la modification épigénétique
- Limitations épigénétiques à l'accès à l'ADN
- Modifications Épigénétiques Supplémentaires D'Histone
- L'ARN peut interférer avec l'expression génique
- La méthylation de l'ADN est un facteur majeur dans l'expression des gènes
- Exemples d'épigénétique: maladies
- Exemples d'épigénétique: comportement
L'information génétique d'un organisme est codée dans l'ADN des chromosomes de l'organisme, mais d'autres influences sont à l'œuvre. Les séquences d'ADN constituant un gène peuvent ne pas être actives ou bloquées. Les caractéristiques d'un organisme sont déterminées par ses gènes, mais on appelle si les gènes créent réellement la caractéristique codée. l'expression du gène.
De nombreux facteurs peuvent influer sur l'expression des gènes, déterminant si le gène produit ses caractéristiques ou pas toujours. Lorsque l'expression génique est influencée par des hormones ou des enzymes, le processus est appelé régulation génique.
Épigénétique étudie la biologie moléculaire de la régulation des gènes et l'autre influences épigénétiques sur l'expression des gènes. Fondamentalement, toute influence modifiant l'effet des séquences d'ADN sans changer le code de l'ADN est un sujet d'épigénétique.
Epigénétique: définition et aperçu
Épigénétique est le processus par lequel les instructions génétiques contenues dans l'ADN des organismes sont influencées par facteurs non génétiques. La méthode principale pour les processus épigénétiques est le contrôle de l’expression des gènes. Certains mécanismes de contrôle sont temporaires mais d’autres sont plus permanents et peuvent être hérités via héritage épigénétique.
Un gène s'exprime en se copiant et en le copiant dans la cellule pour produire la protéine codée dans ses séquences d'ADN. La protéine, seule ou en combinaison avec d’autres protéines, produit une caractéristique spécifique de l’organisme. Si le gène est empêché de produire la protéine, la caractéristique de l'organisme n'apparaîtra pas.
Epigenetics examine comment le gène peut être empêché de produire sa protéine et comment le réactiver s'il est bloqué. Parmi les nombreux mécanismes épigénétiques qui peuvent influencer l'expression des gènes sont les suivants:
L'épigénétique étudie comment les gènes sont exprimés, ce qui influence leur expression et les mécanismes de contrôle des gènes. Il examine la couche d'influence au-dessus de la couche génétique et comment cette couche détermine changements épigénétiques à quoi ressemble un organisme et comment il se comporte.
Comment fonctionne la modification épigénétique
Bien que toutes les cellules d'un organisme aient le même génome, elles assument différentes fonctions en fonction de la manière dont elles régulent leurs gènes. Au niveau de l'organisme, les organismes peuvent avoir le même code génétique, mais avoir une apparence et un comportement différents. Dans le cas des humains, par exemple, des jumeaux identiques ont le même génome humain, mais leur apparence et leur comportement seront légèrement différents, en fonction des besoins. altérations épigénétiques.
Ces effets épigénétiques peuvent varier en fonction de nombreux facteurs internes et externes, notamment les suivants:
Chacun de ces facteurs peut être un facteur épigénétique qui favorise ou perturbe l'expression des gènes dans les cellules. Tel contrôle épigénétique est un autre moyen de réguler l’expression des gènes sans changer le code génétique sous-jacent.
Dans chaque cas, l'expression génique globale est modifiée. Les facteurs internes et externes sont soit requis pour l'expression des gènes, soit ils peuvent bloquer l'une des étapes. Si un facteur requis tel qu'une enzyme nécessaire à la production de protéines est absent, la protéine ne peut pas être produite.
Si un facteur de blocage est présent, le stade d'expression du gène correspondant ne peut pas fonctionner et l'expression du gène concerné est bloquée. L'épigénétique signifie qu'un trait codé dans les séquences d'ADN d'un gène peut ne pas apparaître dans l'organisme.
Limitations épigénétiques à l'accès à l'ADN
Le génome est codé en molécules fines et longues de séquences d’ADN qui doivent être étroitement enroulées dans une structure de chromatine complexe pour s’insérer dans des noyaux de cellules minuscules.
Pour exprimer un gène, l’ADN est copié via un mécanisme de transcription. La partie d'une double hélice d'ADN contenant le gène à exprimer est légèrement déroulée et une molécule d'ARN crée une copie des séquences d'ADN constituant le gène.
Les molécules d'ADN sont enroulées autour de protéines spéciales appelées histones. Les histones peuvent être modifiées pour que l'ADN soit enroulé plus ou moins étroitement.
Tel modifications d'histone Les molécules d’ADN sont alors si étroitement enroulées que le mécanisme de transcription, constitué d’enzymes et d’acides aminés spéciaux, ne peut pas atteindre le gène à copier. Limiter l'accès à un gène par modification d'histone entraîne un contrôle épigénétique du gène.
Modifications Épigénétiques Supplémentaires D'Histone
En plus de limiter l'accès aux gènes, les protéines histones peuvent être modifiées pour se lier plus ou moins étroitement aux molécules d'ADN enroulées autour d'eux dans la structure de la chromatine. De telles modifications histones affectent le mécanisme de transcription dont la fonction est de faire une copie d'ARN des gènes à exprimer.
Les modifications d'histone qui affectent l'expression des gènes de cette manière comprennent les suivantes:
Lorsque les histones sont modifiées pour augmenter la liaison, le code génétique d'un gène spécifique ne peut pas être transcrit et le gène n'est pas exprimé. Lorsque la liaison est réduite, il est possible de créer davantage de copies génétiques, ou plus facilement. Le gène spécifique est alors exprimé, de plus en plus de sa protéine codée est produite.
L'ARN peut interférer avec l'expression génique
Après que les séquences d’ADN d’un gène aient été copiées sur un Séquence d'ARN, la molécule d'ARN quitte le noyau. La protéine codée dans la séquence génétique peut être produite par de petites usines à cellules appelées ribosomes.
La chaîne d'opérations est la suivante:
Les deux fonctions clés d'une molécule d'ARN sont la transcription et la traduction. En plus de l’ARN utilisé pour copier et transférer les séquences d’ADN, les cellules peuvent produire ARN d'interférence ou ARNi. Ce sont des brins courts de séquences d'ARN appelés ARN non codant parce qu'ils n'ont aucune séquence qui code pour les gènes.
Leur fonction est d'interférer avec la transcription et la traduction, réduisant ainsi l'expression des gènes. De cette manière, l'ARNi a un effet épigénétique.
La méthylation de l'ADN est un facteur majeur dans l'expression des gènes
Au cours de la méthylation de l’ADN, des enzymes appelées ADN méthyltransférases attachez des groupes méthyle aux molécules d'ADN. Pour activer un gène et démarrer le processus de transcription, une protéine doit se fixer sur la molécule d’ADN au début. Les groupes méthyle sont placés aux emplacements où une protéine de transcription serait normalement attachée, bloquant ainsi la fonction de transcription.
Lorsque les cellules se divisent, les séquences d’ADN du génome de la cellule sont copiées selon un processus appelé Réplication de l'ADN. Le même processus est utilisé pour créer des spermatozoïdes et des ovules chez les organismes supérieurs.
De nombreux facteurs qui régulent l'expression des gènes sont perdus lors de la copie de l'ADN, mais bon nombre des profils de méthylation de l'ADN sont répliqués dans les molécules d'ADN copiées. Cela signifie que la régulation de l'expression des gènes causée par La méthylation de l'ADN peut être héritée même si les séquences d'ADN sous-jacentes restent inchangées.
Étant donné que la méthylation de l'ADN répond à des facteurs épigénétiques tels que l'environnement, l'alimentation, les produits chimiques, le stress, la pollution, les modes de vie et les rayonnements, les réactions épigénétiques résultant de l'exposition à de tels facteurs peuvent être héritées par la méthylation de l'ADN. Cela signifie que, outre les influences généalogiques, un individu est déterminé par le comportement des parents et les facteurs environnementaux auxquels ils ont été exposés.
Exemples d'épigénétique: maladies
Les cellules possèdent des gènes qui favorisent la division cellulaire ainsi que des gènes qui inhibent la croissance cellulaire rapide et incontrôlée, comme dans les tumeurs. On appelle les gènes responsables de la croissance des tumeurs oncogènes et ceux qui empêchent les tumeurs s'appellent gènes suppresseurs de tumeurs.
Les cancers humains peuvent être causés par l’expression accrue d’oncogènes couplée à l’expression bloquée de gènes suppresseurs de tumeurs. Si le modèle de méthylation de l'ADN correspondant à l'expression de ce gène est hérité, la progéniture pourrait avoir une susceptibilité accrue au cancer.
Dans le cas de cancer colorectal, un schéma de méthylation d’ADN défectueux peut être transmis des parents à la progéniture. Selon une étude et une étude de 1983 de A. Feinberg et B. Vogelstein, le schéma de méthylation de l'ADN des patients atteints d'un cancer colorectal montrait une méthylation accrue et un blocage des gènes suppresseurs de tumeurs avec une méthylation réduite des oncogènes.
L'épigénétique peut également être utilisée pour aider traiter les maladies génétiques. Dans le syndrome du X fragile, il manque un gène du chromosome X qui produit une protéine régulatrice clé. L'absence de protéine signifie que la protéine BRD4, qui inhibe le développement intellectuel, est produite en excès de manière incontrôlée. Les médicaments qui inhibent l'expression de BRD4 peuvent être utilisés pour traiter la maladie.
Exemples d'épigénétique: comportement
L'épigénétique a une influence majeure sur la maladie, mais elle peut également affecter d'autres caractéristiques de l'organisme, telles que le comportement.
Dans une étude menée en 1988 à l'Université McGill, Michael Meany a observé que des rats dont les mères s'occupaient d'eux en les léchant et en les surveillant devenaient des adultes calmes. Les rats dont les mères les ignoraient devinrent des adultes inquiets. Une analyse du tissu cérébral a montré que le comportement des mères entraînait des modifications de la méthylation des cellules du cerveau chez les bébés rats. Les différences de progéniture de rat résultaient d'effets épigénétiques.
D'autres études ont examiné l'effet de la famine. Lorsque les mères étaient exposées à la famine pendant la grossesse, comme ce fut le cas en Hollande en 1944 et 1945, leurs enfants avaient une incidence d'obésité et de maladie coronarienne plus élevée que les mères non exposées à la famine. Les risques les plus élevés ont été attribués à la réduction de la méthylation de l'ADN d'un gène produisant un facteur de croissance analogue à l'insuline. Tel effets épigénétiques peut être hérité sur plusieurs générations.
Les effets du comportement pouvant être transmis des parents aux enfants et par la suite peuvent inclure:
Ces effets résultent des modifications de la méthylation de l'ADN transmises à la progéniture. Toutefois, si ces facteurs peuvent modifier la méthylation de l'ADN chez les parents, les facteurs dont souffrent les enfants peuvent également modifier leur propre méthylation de l'ADN. Contrairement au code génétique, la méthylation de l'ADN chez les enfants peut être modifiée par le comportement et l'exposition environnementale plus tard dans la vie.
Lorsque le comportement influe sur la méthylation de l'ADN, les marques méthyle sur l'ADN, où les groupes méthyle peuvent se fixer, peuvent changer et influencer l'expression des gènes de cette manière. Bien que de nombreuses études portant sur l’expression des gènes remontent à de nombreuses années, ce n’est que plus récemment que les résultats ont été reliés à une volume croissant de recherche épigénétique. Cette recherche montre que le rôle de l'épigénétique peut avoir une influence aussi puissante sur les organismes que le code génétique sous-jacent.