اپی ژنتیک چیست؟

اپی ژنتیک چیست؟

در زیست شناسی ، اپی ژنتیک مطالعه تغییرات فنوتیپ وراثتی است که هیچ تغییری در توالی DNA ایجاد نمی کند. پیشوند یونانی epi- در اپی ژنتیک به معنی ویژگی هایی است که “در بالای” یا “علاوه بر” مبنای ژنتیکی سنتی برای وراثت هستند. اپی ژنتیک اغلب شامل تغییراتی است که بر فعالیت و بیان ژن تأثیر می گذارد ، اما این اصطلاح را می توان برای توصیف هرگونه تغییر فنوتیپی وراثتی نیز به کار برد. چنین تأثیراتی بر روی صفات فنوتیپی سلولی و فیزیولوژیکی، در اثر عوامل خارجی یا محیطی ایجاد شود ، یا بخشی از رشد طبیعی باشد.

این اصطلاح همچنین به خود تغییرات اشاره دارد: تغییرات مربوط به عملکرد ژنوم که شامل تغییر توالی نوکلئوتید نمی شود. نمونه هایی از مکانیسم هایی که چنین تغییراتی را ایجاد می کنند ، متیلاسیون DNA و اصلاح هیستون است که هرکدام نحوه بیان ژن ها را تغییر می دهند بدون اینکه توالی DNA پایه ای تغییر کند. بیان ژن را می توان از طریق عملکرد پروتئین های سرکوبگر که به مناطق خاموش کننده DNA متصل می شوند ، کنترل کرد. این تغییرات اپی ژنتیکی ممکن است در طول زندگی سلول از طریق تقسیم سلولی ادامه داشته باشد و همچنین ممکن است برای چندین نسل ادامه داشته باشد ، حتی اگر تغییراتی در توالی DNA پایه ای ارگانیسم نداشته باشد. عوامل غیر ژنتیکی باعث می شود که ژن های ارگانیسم به گونه دیگری رفتار کنند (یا خود را بروز دهند).

یک نمونه از تغییرات اپی ژنتیکی در زیست شناسی یوکاریوتی ، روند تمایز سلولی است. در طی مورفوژنز ، سلول های بنیادی توانمند به انواع مختلفی از سلول های پر توان (pluripotent) جنینی تبدیل می شوند که به نوبه خود به سلول های کاملاً متمایز تبدیل می شوند. به عبارت دیگر ، در حالیکه سلول تخمک بارور شده منفرد – zygote – به تقسیم خود ادامه می دهد ، سلول های دختر حاصل به انواع مختلف سلول در ارگانیسم تبدیل می شوند  ، از جمله سلولهای عصبی ، سلول های عضلانی ، اپیتلیوم ، اندوتلیوم رگ های خونی و … فعال کردن برخی از ژن ها در حالی که بیان دیگر را مهار می کند.

از نظر تاریخی ، برخی از پدیده هایی که لزوماً قابل توارث نیستند نیز به عنوان اپی ژنتیک توصیف شده اند. به عنوان مثال ، اصطلاح “اپی ژنتیک” برای توصیف هر گونه تغییر در مناطق کروموزومی ، به ویژه اصلاحات هیستون ، اعم از اینکه این تغییرات توارثی بوده یا به یک فنوتیپ مرتبط باشند ، استفاده شده است.

اساس مولکولی

تغییرات اپی ژنتیکی فعال سازی ژن های خاصی را اصلاح می کند ، اما توالی کد ژنتیکی DNA را تغییر نمی دهد. ریزساختار (نه کد) DNA یا پروتئین های مربوط به کروماتین ممکن است اصلاح شده ، باعث فعال شدن یا خاموش شدن آن شود. این مکانیسم سلول های متمایز شده در ارگانیسم چند سلولی را قادر می سازد تا فقط ژن های لازم برای فعالیت خود را بیان کنند. تغییرات اپی ژنتیکی هنگام تقسیم سلول ها حفظ می شود. بیشتر تغییرات اپی ژنتیکی فقط در طول زندگی یک موجود زنده خاص رخ می دهد. با این حال ، این تغییرات اپی ژنتیکی می تواند از طریق فرایندی به نام وراثت اپی ژنتیک تراریخته به فرزندان ارگانیسم منتقل شود. علاوه بر این ، اگر غیر فعال شدن ژن در اسپرم یا سلول تخمک ایجاد شود که منجر به لقاح شود ، این اصلاح اپی ژنتیکی نیز ممکن است به نسل بعدی منتقل شود.

فرآیندهای خاص اپی ژنتیکی شامل پاراموتاسیون ، نشانه گذاری ، خاموش شدن ژن ، غیرفعال سازی کروموزوم X ، برنامه ریزی مجدد متیلاسیون DNA ، ترانسفورماتور ، سرطان زایی ، بسیاری از اثرات تراتوژن ها ، تنظیم تغییرات هیستون و هتروکروماتین و محدودیت های فنی موثر بر پارتنوژنز و شبیه سازی است.