Gelişimde Epigenetik
DNA metilasyonu, histon modifikasyonu ve kromatin durumu tarafından belirlenen kalıtsal gen ifadesi kalıplarının, hücreler kimliklerini kazanıp korudukça nasıl oluşturulduğu ve sürdürüldüğü.
Tanım
Gelişimde epigenetik, DNA dizisini değiştirmeyen, DNA metilasyonu, histon modifikasyonları ve kromatin organizasyonu aracılığıyla gerçekleşen ve hücre kimliğinin temelini oluşturan gen ifadesi durumlarını oluşturan ve sürdüren kalıtsal gen ifadesi değişikliklerinin incelenmesidir.
Kapsam
Bu konu, gelişimsel gen ifadesi durumlarını stabilize eden epigenetik mekanizmaları: DNA metilasyonu, histon modifikasyonları, kromatin yeniden modellenmesi ve hücre bölünmesi yoluyla ifade kalıplarının sürdürülmesini kapsamaktadır. Ayrıca, genomik damgalanma (imprinting), X kromozomu inaktivasyonu, Polycomb ve Trithorax sistemlerinin baskılanmış ve aktif durumları sürdürmedeki rolü ile germ hattı ve erken embriyodaki epigenetik yeniden programlama konularını ele almaktadır.
Temel sorular
- Hücre tipine özgü gen ifadesi durumları, hücre bölünmeleri boyunca nasıl kalıtsal hale getirilir?
- DNA metilasyonu ve histon modifikasyonları genleri aktif veya sessiz olarak nasıl işaretler?
- Damgalanma (imprinting) ve X inaktivasyonu gibi fenomenler epigenetik olarak nasıl ortaya çıkar?
- Epigenom, germ hattında ve erken embriyoda nasıl yeniden programlanır?
Anahtar kavramlar
- DNA metilasyonu
- Histon modifikasyonları ve kromatin yeniden modellenmesi
- Polycomb ve Trithorax sürdürme sistemleri
- Genomik damgalanma (imprinting) ve X kromozomu inaktivasyonu
- Germ hattında epigenetik yeniden programlama
Temel kuramlar
- Kromatin durumları aracılığıyla hücresel hafıza
- Bir gen ifadesi programı bir kez oluşturulduğunda, Polycomb ve Trithorax sistemleri tarafından sürdürülen kromatin bazlı işaretler, baskılanmış ve aktif durumları bölünme yoluyla koruyarak, bir hücrenin kimliğini başka bir talimat olmaksızın sabit tutan bir hücresel hafıza sağlamaktadır.
Mekanizmalar
Gelişimsel gen ifadesi durumları, DNA ve kromatindeki modifikasyonlarla pekiştirilmektedir. DNA metilasyonu genellikle genleri kalıcı susturma için işaretlerken, histon modifikasyonlarının kombinasyonları genleri aktif veya baskılanmış olarak etiketler ve bu durumları sürdüren mekanizmaları işe alır. Polycomb grubu proteinleri gelişimsel genleri baskılanmış tutarken, Trithorax grubu proteinleri onları aktif tutar ve her iki sistem de hücresel hafıza sağlamak için işaretlerini hücre bölünmesi yoluyla yayar. Özel epigenetik süreçler, ebeveyn kökenine özgü ifadeyi (genomik damgalanma) ve dişilerde bir X kromozomunun susturulmasını (X kromozomu inaktivasyonu) sağlar. Germ hattında ve erken embriyoda, epigenomun çoğu silinir ve yeniden oluşturulur, böylece nesiller arasında gelişimsel potansiyel sıfırlanır.
Klinik önem
Bozulmuş epigenetik düzenleme, damgalanma bozukluklarının temelini oluşturmakta ve kanser ile diğer hastalıklara katkıda bulunmaktadır. Epigenetik yeniden programlama ise kök hücre ve klonlama teknolojileri için merkezi bir öneme sahiptir. Bu madde eğitim amaçlıdır ve klinik rehberlik sağlamamaktadır.
Tarihçe
Waddington, genlerin gelişmiş organizmayı nasıl oluşturduğunu açıklamak için epigenetik terimini ortaya atmıştır. X kromozomu inaktivasyonunun keşfi ve daha sonra DNA metilasyonu ile histon işaretlerinin moleküler karakterizasyonu, bu alana mekanistik temelini sağlamıştır.
Öne çıkan isimler
- Conrad Waddington
- Mary Lyon
İlgili konular
Temel eserler
- gilbert2016
- wolpert2015
Sıkça sorulan sorular
- Gelişimde epigenetik ne anlama gelir?
- Genlerin DNA dizisini değiştirmeden açılıp kapanmasıyla ilgili kalıtsal değişiklikleri ifade eder; bu değişiklikler DNA üzerindeki kimyasal işaretler ve onu paketleyen proteinler aracılığıyla gerçekleştirilir.
- Hücreler kimliklerini nasıl hatırlar?
- Hücre bölünmesi yoluyla sürdürülen kromatin bazlı işaretler, hücresel bir hafıza görevi görerek, doğru genleri açık veya kapalı tutar ve böylece bir hücrenin ve soyundan gelenlerin yerleşik kimliklerini korumasını sağlar.
Bu kavram için yöntemler
- Time-series Epigenome-wide Association Study
- Epigenome-wide association study in educational research
- Differential Epigenome-Wide Association Study
- Epigenome-wide association study
- Bayesian epigenome-wide association study in educational research
- Multi-omics epigenome-wide association study
- ATAC-seq Analysis
- Bayesian epigenome-wide association study