Az előző cikkben arról beszéltünk, mi az epigenetika és miért fontos a tejtermelés szempontjából, ebben pedig a gének „lezárásának” és „feloldásának” mechanizmusairól lesz szó.
Ahhoz, hogy megértsük az epigenetika hatásait, először fel kell idéznünk a DNS és a kromatin szerkezetét a sejtben.
A DNS két polinukleotid láncból áll, amelyek kettős hélix szerkezetet alkotnak, és fehérjék – hisztonok – köré csavarodnak. A hisztonokkal együtt nukleoszómáknak nevezett struktúrákat képeznek, a teljes DNS–hiszton komplex pedig a kromatint alkotja az eukarióta sejtek sejtmagjában. A genetikai kódot „el kell olvasni” és RNS segítségével „le kell fordítani”, különben a gének nem fejeződnek ki. A kromatinnak két formája létezik: euchromatin és heterochromatin. Az euchromatin „lazább” szerkezetű, így az ebből a szakaszból származó gének leolvashatók. A heterochromatin tömör, ezért nem olvasható.
Egy adott szervezet minden sejtje azonos DNS-t tartalmazó kromatinszálakat hordoz, mégis mintegy 200 különböző sejttípus alakul ki. Az a hatás, amely a sejteket – illetve a bennük található DNS-t – különböző irányú differenciálódásra készteti, az epigenetika hatása.
Az epigenetikai markerek különböző kémiai összetételű csoportok, amelyek a hisztonokon és a DNS-en helyezkednek el, és ezek összességét epigenomnak nevezzük. Ezek a kémiai csoportok hozzáadhatók vagy eltávolíthatók a környezeti változásokra vagy az egyedet érő eseményekre adott válaszként.
Egyes markerek megakadályozzák a gének kifejeződését azáltal, hogy összetömörítik a kromatinszálat, gátolják a DNS RNS-sé történő átírását – ilyen esetekben azt mondjuk, hogy az epigenetikai változások kikapcsolják az adott gén működését. Más változások viszont elősegítik a kromatin fellazulását és a gén aktiválódását.
A hisztonokon található markerek úgy hatnak, hogy közelítik vagy távolítják egymástól a nukleoszómákat, ezáltal befolyásolják a genetikai kód leolvashatóságát.
Például amikor egy acetilcsoport (COCH3) kapcsolódik a hiszton egy meghatározott részéhez, a szerkezet fellazul, és lehetővé válik az adott DNS-szakasz transzkripciója – a gén aktiválódik, „bekapcsolódik”.
Más molekulák, például a metilcsoport (CH3) a szerkezet tömörödését idézhetik elő. Hogy valóban tömörödés következik-e be, az attól függ, a hiszton mely részéhez kapcsolódik a metilcsoport. Amikor a szerkezet összetömörödik, a DNS nem olvasható – a gén kikapcsolódik.
A metilcsoport közvetlenül a DNS kettős hélixéhez is kapcsolódhat – ez a DNS-metiláció –, amelynek szerepe eltér attól, amikor a hisztonon helyezkedik el. A metilcsoport a citozinhoz kötődik azon a DNS-szakaszon, ahol a citozin és guanin bázisok foszfátcsoporttal kapcsolódnak egymáshoz. E génszakasz metilációja megakadályozza az adott génhez tartozó mRNS termelődését. Mivel az mRNS-termelés a DNS transzkripciójának első lépése, a metilcsoporttal ellátott DNS-rész kikapcsolt állapotban marad.
Az epigenetikai kutatások a szarvasmarha-tenyésztésben még kezdeti szakaszban vannak, de már léteznek olyan eredmények, amelyek a gyakorlatban is alkalmazhatók a gazdaságokban – erről a következő cikkben lesz szó.
Katarina Šolaja, 2023. április
