Az epigenetika bemutatása, valamint mechanizmusainak ismertetése után ezzel az írással zárjuk a témakörről szóló sorozatunkat.
Az előző írásban bemutattuk mi az epigenetika és miért fontos a tejtermelés szempontjából. Ezúttal a gének ki- és bekapcsolásának mechanizmusáról írunk.
Az epigenetika hatásainak megértéséhez szükség van a DNS és a kromatin szerkezetére vonatkozó ismeretek felelevenítésére.
A DNS egy két polinukleotid láncból álló kettős spirál, amely a hiszton nevű fehérjére tekeredik fel. A DNS a hisztonnal nukleoszóma nevű formákat képez, míg az egész DNS szál a hisztonokkal együtt kromatin alakban van jelen az eukarióta sejtek magvaiban. Anélkül, hogy a genetikai kód le lenne „olvasva“ és „fordítva“ RNS segítségével, a gének nem tudnak kifejeződni. A kromatinnak két formája létezik: az eukromatin és a heterokromatin. Az eukromatinban a gének „fellazult“ formában vannak jelen, amelyet le lehet olvasni. A heterokromatin sűrűn feltekert és nem olvasható.
Egy élőlény minden egyes sejtje azonos DNS-ből felépülő kromatinszálakat tartalmaz, mindamellett, hogy ezek a sejtek az egyedfejlődés során körülbelül 200 különböző típusba fejlődnek. A sejtek elérő irányokba történő differenciálódását az epigenetikai hatások vezérlik.
Epigenetikai markereknek a hisztonokon és a DNS-en elhelyezkedő különböző összetételű vegyi csoportokat nevezzük, amelyek összessége képezi az epigenomot. E kémiai csoportok megjelennek vagy eltűnek a környezeti változások, illetve az egyed élete során fellépő események következményeként kialakult válaszreakciók során.
Némelyek közülük úgy akadályozzák meg a gének kifejeződését, hogy besűrítik a kromatinszálat, és gátolják a DNS RNS-be való átírását. Ezekben az esetekben beszélünk egy gén hatásának kikapcsolásáról epigenetkai változások következtében. Más változásoknak pozitív hatása van a kromatinszál fellazítása és a gén működésének beindítása szempontjából.
A hisztonokon lévő markerek hatása abban nyilvánul meg, hogy közelebb vonzzák egymáshoz, vagy éppen szétválasztják a nukleoszómákat, befolyásolva ezzel a genetikai kód olvasását.
Például, amikor acetil csoport (COCH3) kötődik a hiszton megfelelő részéhez, a szerkezet fellazul és lehetővé válik a DNS kód adott részének átírása – a gén aktív, vagyis bekapcsolt állapotban van
Más molekulák, mint például a metil csoport (CH3), előidézhetik a szerkezet tömörülését. Az, hogy ez a hatás létrejön-e, a metil csoport hisztonon elfoglalt pontos helyétől függ. Amikor a szerkezet tömörödik, a DNS-t nem lehet leolvasni – a gén ki van kapcsolva.
A metil csoport kötődhet a DNS kettős spirálhoz is – DNS-metiláció – ebben az esetben más szereppel bír, mint hisztonhoz való kapcsolódás esetén. A citozinhoz kötődik a DNS azon részén, ahol a citozin és a guanin foszfát csoporttal kapcsolódik egymáshoz. A gén e részének metilációja meggátolja az mRNS szintézist az adott génen. Mivel az mRNS termelés a DNS átírásának első lépése, a metil csoportot hordozó DNS szakasz kikapcsolt állapotban van.
Az epigenetika kutatása a szarvasmarha-tenyésztésben még mindig gyerekcipőben jár, azonban rendelkezünk már olyan ismeretekkel, amelyek felhasználhatóak a gyakorlatban a farmokon – erről olvashatnak a következő írásban.
Katarina Šolaja, 2023 április