रोग में जीन अभिव्यक्ति विनियमन और एपिजेनेटिक्स

जीन अभिव्यक्ति विनियमन यह निर्धारित करता है कि जीन कब और कितनी तीव्रता से प्रतिलेखित और अनुवादित होते हैं, और एपिजेनेटिक तंत्र वंशानुगत, अनुक्रम-स्वतंत्र परिवर्तन हैं — डीएनए मेथिलिकरण, हिस्टोन संशोधन और क्रोमेटिन रीमॉडलिंग — जो इसे नियंत्रित करने में मदद करते हैं। रोग न केवल डीएनए में उत्परिवर्तन से उत्पन्न हो सकता है, बल्कि अव्यवस्थित विनियमन से भी उत्पन्न हो सकता है जो अंतर्निहित अनुक्रम को बदले बिना सुरक्षात्मक जीनों को निष्क्रिय कर देता है या हानिकारक जीनों को सक्रिय कर देता है।

Definition

जीन अभिव्यक्ति विनियमन जीन उत्पादों के उत्पादन को नियंत्रित करने वाली प्रक्रियाओं का समूह है; एपिजेनेटिक्स जीन गतिविधि में वंशानुगत परिवर्तनों का अध्ययन है जो डीएनए अनुक्रम में परिवर्तन के बिना होते हैं, जैसे डीएनए मेथिलिकरण और हिस्टोन संशोधन।

Scope

यह विषय जीन अभिव्यक्ति नियंत्रण की प्रमुख परतों, मुख्य एपिजेनेटिक तंत्रों और विकास तथा रोग में उनकी भूमिका को शामिल करता है, और कैसे असामान्य डीएनए मेथिलिकरण और क्रोमेटिन परिवर्तन कैंसर तथा अन्य स्थितियों में योगदान करते हैं। यह एक आणविक विकृति विज्ञान संदर्भ है और नैदानिक या चिकित्सीय मार्गदर्शन का गठन नहीं करता है।

Core questions

• जीन अभिव्यक्ति को किन मुख्य स्तरों पर विनियमित किया जाता है?
• डीएनए मेथिलिकरण और हिस्टोन संशोधन जैसे एपिजेनेटिक चिह्न प्रतिलेखन को कैसे प्रभावित करते हैं?
• एपिजेनेटिक डिसरेगुलेशन कैंसर और अन्य बीमारियों में कैसे योगदान देता है?
• रोगजनन में एपिजेनेटिक परिवर्तनों को आनुवंशिक उत्परिवर्तन से कैसे अलग किया जाता है?

Key concepts

• प्रतिलेखनात्मक और पश्च-प्रतिलेखनात्मक विनियमन
• डीएनए मेथिलिकरण (CpG द्वीप)
• हिस्टोन संशोधन और क्रोमेटिन रीमॉडलिंग
• प्रमोटर हाइपरमेथिलिकरण और जीन साइलेंसिंग
• वैश्विक हाइपोमेथिलिकरण
• गैर-कोडिंग आरएनए विनियमन

Key theories

कैंसर में एपिजेनेटिक डिसरेगुलेशन

कैंसर कोशिकाएं एपिजेनेटिक परिवर्तन का एक विशिष्ट पैटर्न दिखाती हैं — वैश्विक हाइपोमेथिलिकरण के साथ-साथ प्रमोटर हाइपरमेथिलिकरण जो ट्यूमर सप्रेसर जीनों को निष्क्रिय करता है, साथ ही बाधित हिस्टोन संशोधन — जो आनुवंशिक उत्परिवर्तन के पूरक के रूप में दुर्दमता के लिए एक मार्ग के रूप में एपिजेनेटिक परिवर्तन स्थापित करता है।

Mechanisms

जीन अभिव्यक्ति को कई स्तरों पर नियंत्रित किया जाता है, जिसमें क्रोमेटिन पहुंच, प्रतिलेखन-कारक बंधन, प्रतिलेखन, आरएनए प्रसंस्करण और स्थिरता, और अनुवाद शामिल हैं। एपिजेनेटिक तंत्र इस संदर्भ का अधिकांश भाग निर्धारित करते हैं: CpG-समृद्ध प्रमोटरों पर डीएनए मेथिलिकरण आमतौर पर प्रतिलेखन को दबाता है, हिस्टोन संशोधन क्रोमेटिन को सक्रिय या निष्क्रिय के रूप में चिह्नित करते हैं, और क्रोमेटिन-रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स नियामक क्षेत्रों को उजागर या छिपाने के लिए न्यूक्लियोसोम को फिर से व्यवस्थित करते हैं; गैर-कोडिंग आरएनए एक और नियामक परत जोड़ते हैं। रोग में, यह नियंत्रण टूट सकता है — उदाहरण के लिए, हाइपरमेथिलिकरण एक ट्यूमर सप्रेसर को निष्क्रिय कर सकता है जबकि जीनोम-व्यापी हाइपोमेथिलिकरण और परिवर्तित हिस्टोन चिह्न सामान्य अभिव्यक्ति कार्यक्रमों को अस्थिर कर सकते हैं — ताकि एक कोशिका डीएनए अनुक्रम में किसी भी बदलाव के बिना रोग-प्रेरक व्यवहार प्राप्त कर ले।

Clinical relevance

एपिजेनेटिक और अभिव्यक्ति पैटर्न ट्यूमर के आणविक उपप्रकार और विकृति विज्ञान तथा प्रयोगशाला चिकित्सा में मेथिलिकरण और अभिव्यक्ति परख की व्याख्या को सूचित करते हैं। यह प्रविष्टि शैक्षिक संदर्भ के लिए तंत्रों की व्याख्या करती है और किसी भी व्यक्ति के लिए परीक्षण या उपचार का निर्देश नहीं देती है।

History

यह पहचान कि डीएनए मेथिलिकरण और क्रोमेटिन संरचना जीन गतिविधि को नियंत्रित करती है, बीसवीं शताब्दी के अंत तक परिपक्व हुई, और यह प्रदर्शन कि प्रमोटर हाइपरमेथिलिकरण ट्यूमर सप्रेसर जीनों को निष्क्रिय करता है, एपिजेनेटिक्स को कैंसर रोगजनन में सीधे लाया। एपिजेनेटिक नियंत्रण के आणविक हॉलमार्क के संश्लेषण और कैंसर में एपिजेनेटिक्स की समीक्षाओं ने आणविक विकृति विज्ञान के भीतर इस क्षेत्र को मजबूत किया।

Key figures

• Manel Esteller
• C. David Allis
• Thomas Jenuwein
• Adrian Bird

Seminal works

• esteller-2008
• hanahan-weinberg-2011

Frequently asked questions

एपिजेनेटिक्स आनुवंशिकी से कैसे भिन्न है?

आनुवंशिकी डीएनए अनुक्रम से संबंधित है, जबकि एपिजेनेटिक्स जीन गतिविधि में वंशानुगत परिवर्तनों से संबंधित है — जैसे डीएनए मेथिलिकरण या हिस्टोन संशोधन — जो अनुक्रम को बदले बिना जीनों को चालू या बंद करते हैं।

क्या एपिजेनेटिक परिवर्तन कैंसर का कारण बन सकते हैं?

एपिजेनेटिक डिसरेगुलेशन, जैसे कि मेथिलिकरण जो एक ट्यूमर सप्रेसर जीन को निष्क्रिय करता है, आनुवंशिक उत्परिवर्तन के साथ-साथ यह बदलकर कैंसर में योगदान कर सकता है कि कौन से जीन सक्रिय हैं।