تفاوت بین اثرات اپیژنتیکی بین نسلی و چندنسلی چیست؟

اثرات بین نسلی را میتوان با مواجهه مستقیم فرزند یا سلولهای جنسی آن توضیح داد (به عنوان مثال، یک فرد باردار، جنین و سلولهای جنسی جنین همگی به طور همزمان در معرض قرار میگیرند). وراثت چندنسلی واقعی مستلزم آن است که اثر در نسلهایی که هرگز مستقیماً در معرض قرار نگرفتهاند، باقی بماند، که یک ادعای بسیار قویتر و دشوارتر است.

آیا اپیژنتیک محیطی به این معنی است که تجربیات DNA ما را تغییر میدهند؟

خیر. سیگنالهای محیطی میتوانند نشانههای اپیژنتیکی را که روی DNA قرار گرفتهاند — مانند متیلاسیون و وضعیت کروماتین — تغییر دهند که فعالیت ژن را تنظیم میکنند، اما توالی DNA را تغییر نمیدهند.

اپی‌ژنتیک محیطی و بین نسلی

اپی‌ژنتیک محیطی و بین نسلی، حوزه‌ای از اپی‌ژنتیک است که به مطالعه چگونگی تأثیر سیگنال‌های محیطی بیرونی و درونی — تغذیه، استرس، مواد سمی و سایر مواجهات — بر ژنوم می‌پردازد. این سیگنال‌ها نشانه‌های مولکولی و وراثتی را بدون تغییر توالی DNA بر ژنوم بر جای می‌گذارند و بررسی می‌کند که آیا و چگونه چنین نشانه‌هایی می‌توانند در طول عمر یک فرد باقی بمانند یا از طریق تقسیمات سلولی و نسل‌ها منتقل شوند. این حوزه، ماشین‌آلات مولکولی کلاسیک اپی‌ژنتیک (متیلاسیون DNA، تغییر هیستون، RNAهای غیرکدکننده) را به مسائل مربوط به تکوین، خطر بیماری، پیری و وراثت پیوند می‌دهد.

یافتن موضوع با PaperMindبه‌زودیFind papers & topics

Tools & resources

دریافت اسلایدها

Learn & explore

ویدیوبه‌زودی

Definition

اپی‌ژنتیک محیطی و بین نسلی مطالعه تغییرات تنظیم ژن است که به محیط پاسخ می‌دهند، به صورت میتوزی (و گاهی میوز) به ارث می‌رسند و بدون تغییر در توالی DNA زیرین رخ می‌دهند، همراه با پیامدهای آن‌ها برای تکوین، بیماری و پیری.

Scope

این حوزه خواننده را در چهار موضوع مرتبط راهنمایی می‌کند: چگونگی پاسخ پلاستیک اپی‌ژنوم به محیط؛ اینکه آیا نشانه‌های القاشده محیطی می‌توانند در طول نسل‌ها به ارث برسند؛ چگونگی برنامه‌ریزی سلامت بعدی توسط شرایط اولیه زندگی و دوران پیش از تولد (چارچوب ریشه‌های تکوینی)؛ و چگونگی ردیابی پیری بیولوژیکی توسط تغییرات اپی‌ژنتیکی تجمعی. این یک مرور کلی مرجع از مفاهیم و شواهد است، نه یک راهنمای بالینی، و به عمد مکانیسم‌های تثبیت‌شده را از ادعاهای مورد بحث متمایز می‌کند.

Sub-topics

Core questions

چگونه مواجهات محیطی اپی‌ژنوم را تغییر می‌دهند و این تغییرات چقدر پایدار هستند؟
آیا نشانه‌های اپی‌ژنتیکی القاشده محیطی می‌توانند به فرزندان منتقل شوند و تحت چه استانداردهای شواهدی این ادعا معتبر است؟
چگونه شرایط پیش از تولد و اوایل زندگی خطر بیماری در بزرگسالی را برنامه‌ریزی می‌کنند؟
چگونه اپی‌ژنوم با افزایش سن تغییر می‌کند و آیا این تغییرات قابل اندازه‌گیری هستند؟

Key concepts

انعطاف‌پذیری اپی‌ژنتیکی
متیلاسیون DNA، تغییر هیستون و RNA غیرکدکننده
برنامه‌ریزی تکوینی
وراثت بین نسلی در مقابل وراثت چندنسلی
بازبرنامه‌ریزی اپی‌ژنتیکی و سد سلول‌های جنسی
سن اپی‌ژنتیکی و ساعت‌های پیری
تعامل ژن-محیط

Mechanisms

بستر مولکولی مشترک در این حوزه، اپی‌ژنوم است: متیلاسیون DNA، تغییرات کووالانسی هیستون، بازسازی کروماتین و RNAهای غیرکدکننده که بیان ژن را بدون تغییر توالی تنظیم می‌کنند (Jaenisch & Bird, 2003). سیگنال‌های محیطی به این نشانه‌ها منتقل می‌شوند و تغییرات وابسته به زمینه در رونویسی ایجاد می‌کنند (Feil & Fraga, 2012). دو موج بازبرنامه‌ریزی اپی‌ژنتیکی در سراسر ژنوم — در سلول‌های جنسی و رویان اولیه — معمولاً بیشتر نشانه‌ها را پاک می‌کنند، به همین دلیل انتقال واقعی یک نشانه القاشده محیطی در طول نسل‌ها مستلزم آن است که آن نشانه از بازبرنامه‌ریزی فرار کند، که یک مانع مکانیکی دشوار است (Cavalli & Heard, 2019).

Clinical relevance

درک اینکه چگونه محیط اپی‌ژنوم را شکل می‌دهد، به توضیح الگوهای جمعیتی خطر بیماری و تأثیر طولانی‌مدت شرایط اولیه زندگی بر سلامت بزرگسالی کمک می‌کند (Gluckman et al., 2008). این حوزه پیش‌زمینه‌ای مفهومی برای تفسیر نشانگرهای زیستی اپی‌ژنتیکی و مطالعات مواجهه فراهم می‌کند؛ مکانیسم‌ها و شواهد را توصیف می‌کند و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

Epidemiology

اثرات اپی‌ژنتیکی محیطی در زمینه‌های تغذیه، قحطی و استرس پیش از تولد، مواد شیمیایی مختل‌کننده غدد درون‌ریز، سیگار کشیدن و آلودگی هوا مورد مطالعه قرار می‌گیرند، با شواهد انسانی که عمدتاً از طرح‌های مشاهده‌ای و کوهورت به دست می‌آیند و شواهد حیوانی از آزمایش‌های مواجهه کنترل‌شده (Feil & Fraga, 2012; Cavalli & Heard, 2019). قدرت شواهد به شدت بر اساس موضوع متفاوت است — قوی‌ترین برای انعطاف‌پذیری در طول عمر و برنامه‌ریزی تکوینی، و مورد بحث‌ترین برای وراثت چندنسلی در انسان.

History

این ایده که محیط آثار بیولوژیکی ماندگاری بر جای می‌گذارد، پیش از اپی‌ژنتیک مولکولی وجود داشته است، اما سنتز مدرن زمانی پدیدار شد که متیلاسیون DNA و نشانه‌های کروماتین قابل اندازه‌گیری شدند. چارچوب‌بندی Jaenisch و Bird از اپی‌ژنوم به عنوان یک یکپارچه‌کننده سیگنال‌های ذاتی و محیطی (2003) این حوزه را تثبیت کرد، و بررسی‌های بعدی اپی‌ژنتیک محیطی را به بیماری و بحث‌های مربوط به وراثت‌پذیری پیوند دادند (Feil & Fraga, 2012; Cavalli & Heard, 2019).

Debates

وراثت اپی‌ژنتیکی بین نسلی در پستانداران چقدر قوی است؟: از آنجا که بازبرنامه‌ریزی سلول‌های جنسی و جنینی بیشتر نشانه‌ها را پاک می‌کند، ادعاهایی مبنی بر اینکه وضعیت‌های اپی‌ژنتیکی اکتسابی محیطی در طول نسل‌های متعدد در پستانداران به ارث می‌رسند، همچنان مورد بحث هستند، و بسیاری از شواهد انسانی گزارش‌شده نمی‌توانند محیط مشترک یا عوامل مخدوش‌کننده ژنتیکی را رد کنند.

Key figures

Rudolf Jaenisch
Adrian Bird
Robert Feil
Giacomo Cavalli
Edith Heard
Peter Gluckman

Seminal works

jaenisch-bird-2003
feil-fraga-2012
cavalli-heard-2019

Frequently asked questions

تفاوت بین اثرات اپی‌ژنتیکی بین نسلی و چندنسلی چیست؟: اثرات بین نسلی را می‌توان با مواجهه مستقیم فرزند یا سلول‌های جنسی آن توضیح داد (به عنوان مثال، یک فرد باردار، جنین و سلول‌های جنسی جنین همگی به طور همزمان در معرض قرار می‌گیرند). وراثت چندنسلی واقعی مستلزم آن است که اثر در نسل‌هایی که هرگز مستقیماً در معرض قرار نگرفته‌اند، باقی بماند، که یک ادعای بسیار قوی‌تر و دشوارتر است.
آیا اپی‌ژنتیک محیطی به این معنی است که تجربیات DNA ما را تغییر می‌دهند؟: خیر. سیگنال‌های محیطی می‌توانند نشانه‌های اپی‌ژنتیکی را که روی DNA قرار گرفته‌اند — مانند متیلاسیون و وضعیت کروماتین — تغییر دهند که فعالیت ژن را تنظیم می‌کنند، اما توالی DNA را تغییر نمی‌دهند.